视觉传感器在汽车零部件生产中的应用

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为了提高生产水平、保证生产质量，人们将视觉传感器引入到汽车零部件的装配线中，从而实现了对汽车零部件生产过程的严格监控。

转向节总成装配线是用于装配轿车的前转向节，球头销装配是其中的一道工序。转向节分左转向节和右转向节，球头销也分左右两种类型。关键之处在于转向节与球头销匹配的问题，即左转向节上必须装配左球头销，右转向节上必须装配右球头销。不同类别的球头销上有不同的标识，左球头销上的标识为L，右球头销上的标识为R。

然而在长期高强度的生产过程当中，操作者的肉眼很难保证转向节与球头销的完全匹配。一旦出现误装的不合格品，又没有及时被发现，流入市场后将对用户及厂家本身都造成难以预测的损失。因此，在转向节总成装配线上引入视觉传感器迫在眉睫。

本文以天合富奥汽车安全系统（长春）有限公司的转向节总成装配线为例，介绍OMRON视觉传感器的功能特点，以及与PLC结合使用完成检测任务的方法。

功能特点

1.丰富而细致的测量方法

OMRON视觉传感器（见图1）有17种可供选择的测量方法，几乎可以满足所有领域的检测需要。在每一种测量方法之下还可以进行细致的辅助测量设置，比如定标、位置补偿和表达式等。

图1 OMRON视觉传感器
2.强大的存储及扩展能力

在没有使用存储卡的情况下，OMRON视觉传感器可以设置32个工件画面。这32个工件画面隶属于工件组0，是存储在控制器闪存中的。在使用了128M存储卡后，最多可以存储32个工件组、1 024个工件画面和1～31工件组数据保存在存储卡中。

闪存中可以存储0～35共36个先前的测量图像。

3.多种通讯方式

共有4种可选的通讯方式：并口用于与外部设备以数字I/O的方式通信；串行接口菜单操作用于通过个人电脑的键盘代替小控制器完成对F160菜单的设置操作；普通串行接口用于以无协议方式于外部设备（PC）通信；上位链接串行接口，与PLC等带有串行接口的外部设备以发送或接收指令码的方式通信。后两种通讯方式只有专家菜单支持。

4.实用的其他辅助功能

OMRON视觉传感器可以设置视觉系统启动后自动进入的状态；在显示的屏幕上定制个性显示；智能照明或普通照明可选；随时检查系统信息；密码保护放置无关人员随意更改设置。

5.使用灵活、可靠、便捷

OMRON视觉传感器的菜单系统分为对话菜单和专家菜单，简单的测量使用对话菜单即可，复杂的测量要使用专家菜单。每一种检测方法的设置流程简单而实用，小巧简单的小控制器便于操作。每进行一步设置的时候，屏幕上都有丰富的操作提示，非常容易掌握。

系统构建

左右类型不同的转向节，球头销在其上面所安装的位置方向相差甚远。一个相机不可能完成检测任务，因此采用双相机检测的方式。

系统构建如图2所示：

图2 视觉系统
1.视觉传感器的构成

此视觉传感器构成如下：一个视觉控制器，型号为F160-C15E-2，属于PNP型；两个相机，型号为F150-S1A；两根相机电缆，型号为F150-VS；两个相机镜头，型号为MLH-10X；一根并口电缆，型号为F160-VP；一个视觉监视器，型号为UT-O64；一根监视器电缆，型号为F150-VM；一个控制手柄（小控制器），型号为F150KP；视觉照明为多组普通日光灯；其他安装附件。

视觉控制器使用24V直流电源，控制器上RUN指示灯亮了之后表示其运行正常。0号相机用于左件检测，1号相机用于右件检测；小控制器用于对菜单进行设置操作；监视器用于显示被检工件的图像、检测结果和菜单信息。

2.外部设备

与视觉控制器通讯的外部设备是OMRON CS系列PLC。PLC通过并口电缆以数字I/O的方式与视觉控制器进行通讯。一方面PLC向视觉控制器发送切换工件和检测命令，另一方面PLC接收视觉控制器发出的检测结果。

3.设备连接

按照图2将各个设备连接在一起，并检查各个设备是否工作正常。

软件设置

1．视觉控制器设置

在此，OMRON视觉检测系统中使用的是专家菜单下的分类检测方法。将不同类型球头销上的标识（L或R）分别登录在不同的索引号下（0或1），视觉控制器通过相应的相机将被检工件上的标识拍摄下来，然后将其与已登录的各个索引号下的标准标识图像比较，找到一个与被检球头销标识图像最接近的标准标识画面，即认为被检球头销与该标准球头销属于同一类型，然后输出该标准球头销的索引号。

通过控制手柄在视觉控制器上进行设置流程如图3所示：

图3 设置流程
（1） 选择工件、镜头和方法

画面的左上方有2个菜单。首先在左边菜单中通过小控制器选择0号工件画面即Scn0（用于左转向节检测画面）。然后在右边菜单中选择SET模式，之后将提示选择相机，选择camera0（0号相机用于左转向节检测）。接下来要为0号相机调焦，设置相机快门速度，使得监视器上所拍摄的工件图像清晰可辨。完成后选择classification，即分类检测方法。

（2） 登录模型

在下一级菜单中选择model registration，然后选择registration开始登录标准球头销画面，接着选择box（登录矩形的画面）和or（登录的画面以或的形式与标准画面比较），最后选择Add（增加登录区域）将出现图4（a）所示的矩形选择框。拖动选择框将其放置在欲登录图形的合适位置，然后回车改变其大小，使选择框刚好将欲登录图形圈住，再次回车之后选择End，一个左球头销标准图形就登录完毕了。如果左球头销有多种样式，则可以将每种样式的球头销都登录到0号索引号之后，但最多不超过5种。按照同样的方式将右球头销登录在1号索引号之后，同样也可以登录不超过5种不同样式的右球头销，如图4（b）所示。图4（c）为左右球头销全部登录完成后的画面。

图4 登录模型
（3） 设置搜索范围

左右球头销全部登录完成后，退出上面图4（c）画面，选择search region，出现图5所示画面，图5中的矩形方框即为搜索范围，当检测进行的时候，视觉控制器仅在此范围内寻找被检工件上的左右标识，此区域设置的越大，受工件位置偏移的干扰就越小，检测就越可靠，但是检测的时间也越长。拖动光标改变选择框的大小，选择一个合适的搜索范围。