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運用機器視覺實現(xiàn)鑄造模具的智能化檢測解決方案

時間:2018-04-12 15:46:06來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:?企業(yè)每天都被緊張的工期、高精度的質(zhì)量要求和頻繁的人員流動所困擾。雖然自動化檢測技術(shù)在各行各業(yè)都有建設(shè)成果,但是在模具表面缺陷的視覺檢測方面,還鮮有人對其做過專項攻關(guān),因為大部分涉及到鑄造的工藝,往往伴隨著工況惡劣、高溫高壓、濕度較大、粉塵較大、干涉較多的情形,精密的檢測設(shè)備很難在這種條件下完美運行,所以許多鑄造企業(yè)的模具檢測方法仍然以人工檢測為主。

模具行業(yè)是一個傳統(tǒng)、復(fù)雜、充滿競爭的行業(yè)。企業(yè)每天都被緊張的工期、高精度的質(zhì)量要求和頻繁的人員流動所困擾。雖然自動化檢測技術(shù)在各行各業(yè)都有建設(shè)成果,但是在模具表面缺陷的視覺檢測方面,還鮮有人對其做過專項攻關(guān),因為大部分涉及到鑄造的工藝,往往伴隨著工況惡劣、高溫高壓、濕度較大、粉塵較大、干涉較多的情形,精密的檢測設(shè)備很難在這種條件下完美運行,所以許多鑄造企業(yè)的模具檢測方法仍然以人工檢測為主。

鑄造模具的缺陷在線檢測,是指安裝在沖床或者模具周邊的輔助檢測設(shè)備,能夠在第一時間檢測模具的表面缺陷,以判斷是否達(dá)標(biāo),為下一輪生產(chǎn)做準(zhǔn)備。某結(jié)構(gòu)件鑄造企業(yè),在實際生產(chǎn)過程中,用于鑄造結(jié)構(gòu)件的模具在產(chǎn)品脫模后,可能會產(chǎn)生殘渣留存在模具表面上,如果直接將該模具用于新一輪的生產(chǎn),會造成下一輪產(chǎn)品的表面缺陷,影響合格率。采用人工的方式檢驗,因鑄造環(huán)境溫度較高(模具周邊溫度最高70℃,環(huán)境溫度可達(dá)50-60℃),對于檢驗操作人員是一項極大的考驗,且檢驗效率低、勞動強度大,造成人員流失率高,不利于鑄造生產(chǎn)的現(xiàn)代化發(fā)展。北鋼聯(lián)結(jié)合多年來機械視覺及設(shè)備可靠性防護(hù)方面的應(yīng)用,提出了一種可行的解決方案。

圖1待檢測的模具

此項目研發(fā)設(shè)計的自動檢測設(shè)備通過運動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及視覺系統(tǒng)的有機結(jié)合,可實現(xiàn)模具的自動化檢測,在15s內(nèi)便完成一套模具的檢測流程,并能夠在線記錄檢測情況,反饋給中控室,有效提高了結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品的生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。

圖2檢測設(shè)備示意圖

該設(shè)備主要由兩大部分構(gòu)成,運動系統(tǒng)及視覺系統(tǒng)。運動系統(tǒng)包括X軸運動模組、Y軸運動模組、Z軸運動模組及設(shè)備支撐系統(tǒng);視覺系統(tǒng)采用Cognex工業(yè)視覺系統(tǒng),攝像頭固定于運動系統(tǒng)Y軸運動模組前端,通過運動系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)換視覺系統(tǒng)的位置,采集模具表面的殘留物情況,與標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行對比,計算機得出結(jié)論,實現(xiàn)模具表面的質(zhì)量檢測。

圖3視覺檢測軌跡示意圖

圖4設(shè)備工藝流程

設(shè)備可靠性及防護(hù)措施

(1)耐高溫作業(yè)。視覺系統(tǒng)采用耐高溫材料做防護(hù)衣,并加裝散熱系統(tǒng),拍攝鏡頭采用透明耐高溫材料,可在70℃環(huán)境下正常工作,且不影響其檢測效果。

(2)檢測過程迅速高效。運動系統(tǒng)通過伺服電機控制運行速度,可實現(xiàn)運行線速度1000mm/s,運行往返時間可控制在15s內(nèi),實現(xiàn)模具的快速相片采集檢測。

(3)檢測過程智能化。設(shè)備自動定位檢測點,對模具進(jìn)行無死角相片采集,并通過相片信息自動鑒別質(zhì)量問題,發(fā)出報警信號。

(4)大行程移動平穩(wěn)。有效行程可達(dá)1500mm,模組采用鋁型材減輕重量,同時對轉(zhuǎn)接板焊接加強筋,可實現(xiàn)模組在有效行程內(nèi)的平穩(wěn)移動,確保相片采集質(zhì)量。

圖5運動桿的受力分析

(5)設(shè)備節(jié)省空間。占地面積小,結(jié)構(gòu)簡化,與鑄造設(shè)備互不干涉,便于運維人員維護(hù)。

其實,鑄造模具表面缺陷自動化檢測技術(shù)一直掌握在少數(shù)發(fā)達(dá)國家公司手中,直接引入國外公司技術(shù)成本高昂,相對于我國大部分鑄造企業(yè),很難承受其批量化生產(chǎn)的成本。所以北鋼聯(lián)提出的機器視覺在線模具自動化檢測方案,即便不對鑄造設(shè)備本體進(jìn)行改造也可實現(xiàn)其功能,能晝夜無人值守完成檢測工藝,對具有模具檢測需求的企業(yè)來講顯得極為重要。隨著越來越多耐苛刻環(huán)境的高科技檢測儀器問世,該方案中將集成更先進(jìn)的檢測設(shè)備,例如3D掃描、激光檢測、全息掃描等。通過機器人三維檢測系統(tǒng)與鑄造流水線的無縫銜接,真正實現(xiàn)大規(guī)模的高效智能檢測,為模具鑄造行業(yè)現(xiàn)代化改造提供新的可能。

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