F150视觉传感器在玻壳生产中的应用

摘要：首先介绍了F150视觉传感器的原理、组成机功能特点，重点介绍了如何对F150视觉传感器进行调整。

关键词： F150视觉传感器；玻壳生产；PLC

中图分类号：TP212 文献标识码:A

在玻锥封接工序，由于封接精度要求较高，为减少各种封接缺陷，我们使用了F150视觉传感器对封接间隙进行数据运算，把运算的数据发送到PLC，PLC再根据接收到的数据对伺服电机的行程进行控制。其工艺流程如下：当预热过的锥送到封接工位时，首先由摄像机检测切割线（一次照相），当检测数据在设定的参数范围内时，管颈装载机将向接颈机供应管颈；当主轴夹持管颈到达一次下降位置时，摄像机检测出管颈与锥之间的数据（二次照相），控制完成主轴一次间隙设定值。

一、F150视觉传感器简介

F150视觉传感器是欧姆龙公司研制的一种视觉传感器，它包括光源、摄像机等，通过图像的光信号转化为电信号，输出的电压脉冲序列直接输入标准电视显示器或PLC进行数据处理，其图像处理设备包括相应的软件和硬件系统，输出设备与过程控制相连，包括显示界面和过程控制器。F150视觉传感器具有较高的分辨率，它采用全画面读出方式、正方格子型CCD元件，能获得适合图像处理的鲜明、细腻的图像，它还搭载了电子快门快门速度可由菜单按照每一个画面设定，可以根据流水线速度对工件选择最合适的速度。采用十进制能快速、详细地检查出各种不良外观，并能设定直线、圆、长方形等区域对其进行各种形状的缺陷检查。它还具有较强的运算功能，可以通过菜单设定计测数据的四则运算，并根据结果进行判断及数据输出。其工作原理如下图所示：

二、系统组成及功能特点

1）硬件部分

硬件部分由PLC、高分辨率工业相机、图像采集卡、显示器、光源和通信接口等五部分组成

2）软件部分

软件部分主要由识别子系统、跟踪子系统和管理子系统等三部分组成。下面分别介绍：

识别子系统

根据被识别的对象产生一组原始特征,它们可以是传感器的直接测量值,也可以是将传感器的测量值作某些计算后得到的值。

跟踪子系统

运动目标跟踪的目的就是通过对传感器拍摄到的图像序列进行分析,计算出目标在每帧图像上的位置。

管理子系统

该部分为整个系统的支撑平台，主要完成系统参数设置、模块化系统支持等基本功能。

该系统综合利用光学、计算机、机器视觉、通信等先进的科学技术，是一个综合的检测、量测统一平台，具有以下功能特点：

检测方式为非接触无损伤检测

本系统检测过程通过图像进行判断，无须接触被检测物体，检测的物体距离系统采集单元即摄像机可远可近。

检测时间短

本检测系统检测速度快，单个产品的检测时间小于100毫秒。

系统整体体积小

占用车间空间小，对既有生产线影响小。

模块化设计，易于扩充

该系统是一个综合检测平台，目前实现的仅仅是其基本模块--检测，后期根据现场的实际需要可以灵活扩充其他功能（如量测等）。

技术先进

该系统不会对既有生产线产生任何不良影响，在检测过程中流水线正常运行，无需停顿。

三、摄像机的调整

第一、 摄像机初次使用前要先调正位置。

1、先把摄像机调水平，以保证镜头正对锥和管颈；

2、把光源调垂直；

3、从光源到镜头拉一直线，在封接位上放一个锥，保证镜、锥、光源在一条直线上。

第二、 调节好光源亮度以正对光源看时稍有晃眼为好，过暗过亮都不好。

第三、 调节摄影机镜头光圈和焦距。把一个锥方在封接位上，把一张带字的纸贴在锥切口上，用手操器选择快门（SHUTTER SPEED）为1/100s调节镜头光圈和焦距至字体显示清晰即可。然后把镜头锁紧，把快门速度设置为1/2000秒。

第四、设定程序参数，此参数已经设定好，不用动。

第五、图像调节：包括快门速度（SHUTTER SPEED）、图像过滤（FILTERING）、背景抑制(BGSLEVELS)、定标（CALIBRATION），其中定标（CALIBRATION）项目里的MODEL REGISTRATION 有一个方框，要调整镜头位置使这个方框把锥切口圈住。否则易出现检测失误。

第六、选择测量位置。按SET下的Measurement region，出现两条虚线，摄像机就是沿着这两条虚线测量数据的。左右移动光标键可移动检测带位置，柱测带此位置应在光源右侧，但不能太靠边，否则易检测失误。在按一下ENT键，又出现两条虚线，这是设定柱测带亮度的，这个一般不用调，设定以后按ENT键，ESC键返回。

第七、设定输出测量表达式，已调好，一般不用动。

第八、选择成像比例，一般不用调。

第九、存储，选择Save，execute将设置保存，当设置完成后，把系统设定为"run"状态。

注意：调好切割线高度的锥检测时，数据应为220左右，调节摄像机高度来完成此工作，摄像机调好后有时因震动、光源老化等原因，出现检测失误，可能要调节光圈、焦距等。

摄像监测机构是通过摄像机和光源测量管颈下端口与锥切口间的间隙，是接颈质量的监测机构。升降台第一次下降后，必须由摄像监测机构将实际的下降尺寸反馈给PLC程序控制器，并给出第二次的下降实际尺寸。从而控制升降台第二次下降到要求的距离，来保证接颈质量。当锥切口不齐时，摄像监测机构会将错误反馈，停止封接。

总结：对于工厂自动化和过程自动化，机器视觉是实现真正意义的自动的基础和一种重要的质量控制的手段。 机器视觉已成功地应用于各个领域,大幅度地提高了产品的质量和可靠性,保证了生产的速度。能够帮助客户提高生产效率，减少人工这一自动化领域的不确定因素对产品品质的影响。在玻壳生产中，F150视觉传感器的使用，使生产效率 和产品质量都有了较大的提高，杜绝了在封接过程中产生的各项不良品（明孔、封接裂纹、封接台阶等）。

参考文献

[1]《欧姆龙F150视觉传感器操作手册》.

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