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天津文州機(jī)械有限公司（以下簡(jiǎn)稱文州機(jī)械）是專業(yè)生產(chǎn)絲網(wǎng)印刷設(shè)備及其配套生產(chǎn)線的高新技術(shù)企業(yè)，系天津市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)評(píng)定的高新技術(shù)企業(yè)、中國(guó)絲網(wǎng)印刷協(xié)會(huì)及國(guó)際絲網(wǎng)印刷協(xié)會(huì)團(tuán)體成員。玻璃印刷生產(chǎn)線是文州機(jī)械的主要業(yè)務(wù)之一，公司研發(fā)的玻璃印刷生產(chǎn)線在汽車、飛機(jī)制造、軍工、電子等行業(yè)的玻璃絲網(wǎng)印刷領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。
生產(chǎn)印刷玻璃一般需要五個(gè)基本工位。首先需要通過磨機(jī)對(duì)玻璃進(jìn)行外觀切裁，切裁后再進(jìn)行磨邊處理，然后利用清水進(jìn)行清洗并干燥，最后通過網(wǎng)狀圖進(jìn)行噴油印刷，印刷后再進(jìn)行烘干處理，最后產(chǎn)品成型。
玻璃絲網(wǎng)印刷對(duì)印制的精度有著比較高的要求，檢測(cè)過程也很嚴(yán)格。在進(jìn)行印刷噴油處理前需要對(duì)玻璃的外觀形狀、表面是否存在水漬、爆邊、劃痕進(jìn)行檢測(cè)，如若不合格，則需要及時(shí)剔除。印刷處理后，需要對(duì)玻璃上印刷圖案的完整度、玻璃表面的劃痕、油污進(jìn)行檢測(cè)，如若不合格，需要及時(shí)報(bào)警并剔除。
現(xiàn)在，玻璃絲網(wǎng)印刷的檢測(cè)存在諸多挑戰(zhàn)，主要難點(diǎn)有：
第一，由于玻璃外觀形狀不確定，為便于現(xiàn)場(chǎng)工人使用操作方便，需要構(gòu)思出一個(gè)快速建立新品模板的方法。并且客戶提出的參數(shù)設(shè)置上只能存在尺寸單位的參數(shù)設(shè)置，不能出現(xiàn)專業(yè)圖像知識(shí)的參數(shù)設(shè)置。
第二，玻璃尺寸最大長(zhǎng)度為1.8m，最小長(zhǎng)度0.3m，最大寬度為1.25m，最小寬度為0.3m。在大尺寸的玻璃檢測(cè)上，需要進(jìn)行圖像的無縫拼接，并繪制檢測(cè)輪廓以及將缺陷坐標(biāo)標(biāo)示出來。
第三，2個(gè)8K相機(jī)采圖拼接后的大數(shù)據(jù)處理，必須保證檢測(cè)速度不影響生產(chǎn)速度。
目前，文州機(jī)械的客戶主要采用人工檢測(cè)玻璃的方式，每個(gè)工位需配置1到2個(gè)人負(fù)責(zé)檢測(cè)。由于印刷玻璃產(chǎn)品種類很多，導(dǎo)致檢測(cè)過程比較慢。另外，對(duì)劃痕長(zhǎng)度約為0.5mm以下的小劃痕檢測(cè)難度很大。
“有時(shí)候?yàn)榱吮ＷC生產(chǎn)效率而不得不放棄品質(zhì)檢測(cè)，這個(gè)情況客戶很難接受。”文州機(jī)械的工程師表示，“保證了生產(chǎn)效率，就要降低產(chǎn)品品質(zhì)；而保證了產(chǎn)品品質(zhì)，就要降低了生產(chǎn)效率，這是我們客戶及我們公司目前最頭痛的‘蹺蹺板’問題。”
為了尋求出解決問題的答案，文州機(jī)械的工程師參觀了2013年北京視覺展會(huì)，并在展會(huì)上認(rèn)真地了解康耐視在視覺方面獨(dú)特的PatMax算法以及康耐視的視覺產(chǎn)品。隨后，文州機(jī)械與康耐視公司進(jìn)行了深度交流，通過更具體的需求描述以及相關(guān)測(cè)試，文州機(jī)械的工程師們確定VisionPro的靈活式編程就是他們一直想要的產(chǎn)品。
康耐視產(chǎn)品的便捷性給文州機(jī)械的工程師留下了深刻的印象，“通過康耐視文檔里的線序圖，就可將線掃相機(jī)、8602e圖像采集卡、IO模塊、編碼器、觸發(fā)光電傳感器等與計(jì)算機(jī)快速建立連接，并實(shí)現(xiàn)即刻采圖。在開始階段，我們僅僅利用了1天時(shí)間就實(shí)現(xiàn)了硬件的配置。”
文州機(jī)械的客戶對(duì)此也很驚訝，“你們這個(gè)硬件配置連程序都不用寫，就可以采集圖像，效率如此之高，如何做到的？”
文州機(jī)械的工程師對(duì)客戶解釋說，“實(shí)際上，8602e板卡提供了相機(jī)接口、IO模塊接口等，這些接口都是即插即用的，并且在QuickBuild里，對(duì)相機(jī)的初始化及編碼器的設(shè)置都是集成好的。對(duì)我們來說，并不需要過深的技術(shù)要求，康耐視產(chǎn)品給我們鋪好了大路，我們只是沿著路一直走而已。”
事實(shí)證明，利用康耐視線掃視覺配置，能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定地采集圖像，不丟幀，不死機(jī)。并且通過IO模塊能及時(shí)提供給PLC合格與否的IO信號(hào)，節(jié)省了程序通信方面的代碼編寫工作。
根據(jù)康耐視提供的代碼Demo，能簡(jiǎn)單的調(diào)用集成在QuickBuild里的各個(gè)工具的參數(shù)以及按鈕控件。利用獨(dú)特的PatMax算法，通過訓(xùn)練模板，能快速的對(duì)每種玻璃產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)快速定位建模。而圖像的穩(wěn)定保證了Blob工具閾值的設(shè)定不需要人工的干預(yù)即可完成。
每個(gè)Blob工具提取的玻璃輪廓均可得到具體點(diǎn)的像素坐標(biāo)，使用數(shù)組提出這些點(diǎn)的坐標(biāo)即可在新建的圖像中繪制出來。這樣每種玻璃的輪廓就可以簡(jiǎn)單快速的建立。在以后同類產(chǎn)品的檢測(cè)中，只需要將缺陷的坐標(biāo)點(diǎn)輸出，并在模板輪廓中標(biāo)示相應(yīng)位置就能實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)。
在生產(chǎn)中，輪廓缺陷的不確定性極大地體現(xiàn)了PatMax算法的優(yōu)勢(shì)，即便是大缺口的產(chǎn)品，PatMax定位也能精確得找到模板中心，這樣為后續(xù)檢測(cè)區(qū)域的布局提供了可靠的穩(wěn)定性。
文州機(jī)械采用基于VisionPro開發(fā)的視覺設(shè)備后，成功解決了“蹺蹺板”問題。VisionPro提供的編程環(huán)境QuickBuild開發(fā)自由度大，依靠集成的PatMax算法、Blob斑點(diǎn)等工具，再配合相應(yīng)的腳本編輯，即可有效地解決玻璃品質(zhì)檢測(cè)的問題。檢測(cè)精度達(dá)到0.05mm，整體檢測(cè)速度不影響生產(chǎn)效率，從而給客戶減少了檢測(cè)方面的人工成本。
“VisionPro產(chǎn)品帶來的便利性、穩(wěn)定性、快速性是不可估量的。在玻璃生產(chǎn)中，該套設(shè)備帶來的誤判率僅為0.1%，高效的檢測(cè)保證了客戶生產(chǎn)的速率，并極大地提高了產(chǎn)品的品質(zhì)，這是人工所替代不了的。”文州機(jī)械的工程師高興地指出，“在實(shí)現(xiàn)了三個(gè)月的穩(wěn)定檢測(cè)后，客戶希望我們能繼續(xù)在現(xiàn)有的檢測(cè)技術(shù)上開發(fā)更多的檢測(cè)功能，這給與了我們極大的信心。”
圖1 前期安裝階段
圖2 試生產(chǎn)階段，檢測(cè)玻璃通過2臺(tái)線掃相機(jī)，項(xiàng)目利用線掃光源作背光使用
圖3 試生產(chǎn)階段，程序界面及檢測(cè)過程。其中當(dāng)前檢測(cè)玻璃表面出現(xiàn)了劃痕，利用Blob工具提取劃痕坐標(biāo)，并顯示在圖片上。客戶在軟件中僅僅需要建模，修改部分參數(shù)即可針對(duì)任意一種玻璃產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)。
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