随着经济的迅猛发展,汽车已经成为当今社会最为普遍的交通工具,除性能指标外,漆面好坏同样决定着产品质量及品牌形象,因此针对漆面质量检测也是整车出厂前的重要检验项。
一、背景德国宝马
车辆表面喷漆通常在专用的涂装车间内进行,而针对表面质量的检测同样在此工序内完成(此时表面整洁,无需担心后续工序额外引入缺陷,同时便于即时修复)。
涂装车间生产工艺流程
常见漆面缺陷类型如划痕、污垢、缩孔、橘皮、流挂等,摘选如下:
∙橘皮:通常由于油漆粘度太高或涂装车间温度太高等原因,致使漆面呈现如橘子皮一样的凹凸感,光泽度变差。
∙流挂:通常由于喷涂不均或涂料粘度偏低等原因,致使漆膜产生不均的条纹及流痕的现象。
∙缩孔:通常由于被涂物、涂装截止或涂料中存在导致缩孔的物质,致使涂膜产生反拔和局部收缩的现象。
二、检测方案
1、人工目视
目前国内多数车企均采用此种方案。通常人眼在正常视距(25cm)能分辨的最小尺寸约0.1mm左右。针对漆面缺陷检测,据统计约能达到70%~80%的检出率,但在灯带下长时间工作容易产生疲劳且对视力造成损害,并且无法精确提供缺陷种类及统计数据,很难满足需求。
2、隧道式
隧道式漆面检测方案采用传统2D面阵视觉系统,将多台LED条光及相机按一定间隔部署在隧道式结构中,车辆通过隧道的同时完成检测。此种方案通常能达到80%~90%检出率,但需要大片单独检测区域,需要部署大量视觉传感器及光源,成本较高;且针对缩孔等微小缺陷检测效果不佳,同样很难满足需求。
与之相近的,为了在节约硬件成本的同时保证检测效果,部分高校研发了可移动式视觉采集系统,通过将视觉系统集成在导轨上,结合四周的大尺寸面光源实现车辆的完整扫描,但仍需要单独的工作区间,针对微小缺陷的检测效果依旧难以保证。
3、相位偏折法(PMD)
相位偏折法是一种镜面/类镜面的表面质量检测技术,系统通常由程控条纹光(LCD屏幕)及工业面阵相机组成,光源投射特定图案到待测面上,利用反射图像相位对待测面微小变化敏感特点,根据相位解包裹及重建算法实现三维形貌及缺陷检测(人们不易观察水面形状,但可根据观察物体在水面倒影的变形感知水面波动)。
在车辆漆面检测场景中,可将视觉系统(条纹光+相机)集成在机械臂末端,手眼标定获取视觉坐标系及机器人坐标系间位姿关系,根据预设轨迹在不同位置测量得到的表面数据进行拼接,实现整车扫描测量。
三、应用案例
1、美国福特
2013年福特汽车在3个工厂涂装线上使用了自研的3D缺陷检测系统,安装了16个JAI高分面阵相机,15s内采集3000帧图像,使用不同角度光线检查车身漆面情况,数据表明此套系统可改善82%车身喷涂质量和客户满意度。
2、德国宝马
2007年宝马Dingolfing工厂针对reflectCONTROL漆膜缺陷检测系统进行测试,其视觉系统由一台大屏和四台200w相机组成,每个位置采集8帧图像,通过4台机器人并联使用。最终在60s节拍内完成30个位置检测, 检出率在98%以上(缺陷最小直径0.3mm)。
3、德国梅赛德斯-奔驰
2007年奔驰Rastatt工厂使用ISRA VISION公司Car Paint Vision系统进行缺陷检测测试,每套系统含两个侧面机器人和一个水平面机器人,在60s节拍内完成全车扫描,最终获得99.5%的缺陷识别率和95%的正确率(缺陷最小直径0.3mm)
总结
基于机器视觉的自动化漆面缺陷检测系统,不受人工主观性和汽车颜等外界环境的影响,极大地提高了生产效率并改善了喷涂质量。
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