图像分析用于商用汽车刹车的质量保障

零瑕疵,这是Knorr-Bremse生产盘式刹车的指导方针

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<h5>Dieter Progl, Managing Director at Neupro Solutions, explains the details of the evaluation.</h5>

图像处理系统检查刹车是否正确安装。为此,系统配备了智能软件并连接了数据库,通过64种不同检测特性来检测1200种刹车。

Knorr-Bremse公司位于巴伐利亚州低陆平原的阿尔德尔斯巴赫。蓝灰色的检测舱放在一条小型组装线的末端,并不显得非常起眼。然而,它执行的是质量保障功能:每个放在工件移动小车上离开盘式刹车生产线的重要刹车部件都在检测舱工作区域经过精确检测。同时照明系统被打开,三台相机和两台激光标线仪都对准刹车。相应的软件在数微秒内计算盘式刹车是否根据规定的零部件列表和组装准则正确安装,从而确保它在汽车中正常运行。此外,数据库包含一定信息来判断是否可以通过返工来消除缺陷。“刹车是汽车上最重要的安全部件,”Knorr-Bremse工业工程盘式刹车领域的项目经理Thomas Bauer解释道,“一切都必须完美无缺,刹车不能在汽车行驶时失效。”

在Knorr-Bremse的相关负责人选择菲尔斯比堡Neupro-Solutions公司的图像处理系统并与Allied Vision Technologies在普赫海姆的经销商Stemmer Imaging公司合作实施之前,生产部门人员不得不采用肉眼方式检测刹车的质量。Bauer先生说:“由于肉眼检测始终受到人为因素影响,我们因此选择了可靠的自动化解决方案。”在这条小型组装线上,Knorr-Bremse为商用汽车生产全套盘式刹车。这些商用汽车包括6吨至44吨的卡车、公共汽车和拖车行业用到的牵引车。Bauer先生解释说:“目前,我们有大约1200种刹车,而且这个数目还在增加。根据客户需求,我们也可以只生产一个刹车。”

正是由于产品种类的多样性,这个项目才产生了特殊的要求。此外,完成项目的时间也非常紧。Knorr-Bremse自2004年以来就在阿尔德尔斯巴赫的另一个行业中采用图像处理系统。根据使用图像处理系统的经验和项目增加的要求,Bauer先生正在寻找一款硬件上完全独立,而且能向上扩展的新型图像处理系统。除此之外,系统还必须与现有的应用或软件算法兼容。

为了满足这些要求,Bauer先生确认了新的应用技术和它们的应用可能性。然后他联系了多年来一直保持联络的普赫海姆Stemmer Imaging公司的图像处理系统销售专员Jörg Shimitz。在普赫海姆的照明实验室里,Stemmer Imaging的工程师已在过去几年中测试了多款盘式刹车的应用,并进行了可行性研究。Schimitz先生了解产品种类,因而能根据实验室的测试结果设计出部件。

三个专业的合作伙伴
为了在计划的时间内完成项目,三家公司组成了合作伙伴联盟关系。Stemmer Imaging在很短的时间内将图像处理零部件交付给项目的牵头人——位于菲尔斯比堡的Neupro Solution公司,以便他们将零部件整合在自己的系统中。德根多尔夫的Streicher Maschinenbau公司则负责建造控制柜,包括电气图、测试舱的机械结构和制造商声明。

菲尔斯比堡Neupro Solution公司常务董事Dieter Progl解释道:“鉴于盘式刹车的生产量较低,客户订购的数量各不相同,我们开始考虑建立一个数据库。”Neupro是数据库制造商甲骨文公司的正式合作伙伴,因此他们能在短时间内提供合适的组合方案,包括件号和测试次数。刹车是需要进行文档记录的零部件。这就是为什么图像数据和检测数据都需要在数据库中存档,然后传输到更高级控制中心的原因。Neupro同时也交付了PLC接口,Korre-Bremse公司通过PLC接口重新调用数据,然后在电脑主机上进一步处理。

然而,盘式刹车的相应生产数据必须首先在测试舱中收集。这一步由三台AVT的GigE Vision相机和Teledyne Dalsa的Sherlock图像处理软件共同完成。AVT 的GigE Vision相机配备施耐德镜头和两台Z-Laser的激光标线仪。所选择的相机是两台Manta G-504C相机和一台Manta G-146C彩色相机,由千兆以太网供电。适用于Oracle的Neuro-Sherlock插件将数据传输到数据库。Progl先生称:“每个检测算法都是全局性的,并且用件号通过数据库进行调用。此外,系统能统计性地评估数据库中的测量数据并在预先设定的阈值内算出一个统计近似值。”

图像处理系统侧重于检测细节,但被检测的部分会有所不同。这样一来,系统就解决了多种多样的零部件检测的问题。Bauer先生说:“图像处理软件会自动记忆某些预定的阈值。更值得一提的是,系统的向上扩展性可以量化,如测试的次数,相机的数量以及检测站的数量。”Schmitz补充道:“此外,图像处理系统能一次性完成多项任务。”这些任务包括激光三角测量、图形辨识、颜色辨识和零部件测量。

为了减少图像数据的大小,系统将三张原始图像合在一起,将它们压缩成jpg格式,然后分配一个序列号将它们一起存储起来。“如果需要,系统可以在几秒内查找到刹车的所有文件。因此,我们非常清楚安装了哪些部件,从而能保证可追溯到每颗螺丝钉。”Bauer先生边说边解释这一优势。

不会导致系统中断的安装

图像处理系统在生产不中断的情况下安装。控制柜和机械结构正是为此而设计,使得图像处理系统可以投入运行而没有任何中断。Bauer先生解释道:“我们甚至在运行过程中加载PLC,与我们合作的都是各领域的专家。”三家公司之间平行的跨学科合作并且各方均熟悉系统界面,使得任务在紧张的时间内得以完成。Progl先生兴奋地说:“我们几家公司之间的合作是一次圆满的成功。”

Bauer先生相信,能在紧张的时间内完成任务是因为每家合作的公司都是各自领域内的专家。
“Stemmer Imaging是唯一一家按要求交付所有图像处理元件的公司,不管所需的硬件部件为何;而且除了这点,我还能从他们那里得到软件,包括应用和可行性研究,”Bauer继续说道,“Stemmer不仅服务迅速且非常方便。普赫海姆的照明实验室亦是如此。在那里我们能够进行可行性研究。”

总的来说,这个项目是建立在合作的基础上的。Schmitz先生评论道:“与Knorr-Bremse的合作非常成功,因为该公司掌握了图像处理所需的必要技术诀窍。Neupro也是这样,我们的技术都处在同一水平上。”回顾整个项目,Bauer先生对结果感到很高兴,因为最初并未要求的附加功能在项目实施阶段也插入了。

图像处理应用在每次换批次后自动检测系统。即通过预定的测量区域和参考标记以及减少的曝光时间来检查曝光/位置。一旦检测到数值与预先设定的阈值出现偏离,就会输出一条消息给更高一级的电脑主机。这是第一套免维护系统。所安装的工业Beckoff计算机也没有风扇,因此同样不需要维护。“这个项目从头至尾都很顺利。我们从新的图像处理系统中获得了经验,使我们能更进一步改善现有的应用。”