為了提高生產(chǎn)水平、保證生產(chǎn)質(zhì)量，人們將視覺傳感器引入到汽車零部件的裝配線中，從而實(shí)現(xiàn)了對汽車零部件生產(chǎn)過程的嚴(yán)格監(jiān)控。

轉(zhuǎn)向節(jié)總成裝配線是用于裝配轎車的前轉(zhuǎn)向節(jié)，球頭銷裝配是其中的一道工序。轉(zhuǎn)向節(jié)分左轉(zhuǎn)向節(jié)和右轉(zhuǎn)向節(jié)，球頭銷也分左右兩種類型。關(guān)鍵之處在于轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭銷匹配的問題，即左轉(zhuǎn)向節(jié)上必須裝配左球頭銷，右轉(zhuǎn)向節(jié)上必須裝配右球頭銷。不同類別的球頭銷上有不同的標(biāo)識(shí)，左球頭銷上的標(biāo)識(shí)為L，右球頭銷上的標(biāo)識(shí)為R。

然而在長期高強(qiáng)度的生產(chǎn)過程當(dāng)中，操作者的肉眼很難保證轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭銷的完全匹配。一旦出現(xiàn)誤裝的不合格品，又沒有及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，流入市場后將對用戶及廠家本身都造成難以預(yù)測的損失。因此，在轉(zhuǎn)向節(jié)總成裝配線上引入視覺傳感器迫在眉睫。

本文以天合富奧汽車安全系統(tǒng)（長春）有限公司的轉(zhuǎn)向節(jié)總成裝配線為例，介紹OMRON視覺傳感器的功能特點(diǎn)，以及與PLC結(jié)合使用完成檢測任務(wù)的方法。

功能特點(diǎn)

1.豐富而細(xì)致的測量方法

OMRON視覺傳感器（見圖1）有17種可供選擇的測量方法，幾乎可以滿足所有領(lǐng)域的檢測需要。在每一種測量方法之下還可以進(jìn)行細(xì)致的輔助測量設(shè)置，比如定標(biāo)、位置補(bǔ)償和表達(dá)式等。

圖1 OMRON視覺傳感器
2.強(qiáng)大的存儲(chǔ)及擴(kuò)展能力

在沒有使用存儲(chǔ)卡的情況下，OMRON視覺傳感器可以設(shè)置32個(gè)工件畫面。這32個(gè)工件畫面隸屬于工件組0，是存儲(chǔ)在控制器閃存中的。在使用了128M存儲(chǔ)卡后，最多可以存儲(chǔ)32個(gè)工件組、1 024個(gè)工件畫面和1～31工件組數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)卡中。

閃存中可以存儲(chǔ)0～35共36個(gè)先前的測量圖像。

3.多種通訊方式

共有4種可選的通訊方式：并口用于與外部設(shè)備以數(shù)字I/O的方式通信；串行接口菜單操作用于通過個(gè)人電腦的鍵盤代替小控制器完成對F160菜單的設(shè)置操作；普通串行接口用于以無協(xié)議方式于外部設(shè)備（PC）通信；上位鏈接串行接口，與PLC等帶有串行接口的外部設(shè)備以發(fā)送或接收指令碼的方式通信。后兩種通訊方式只有專家菜單支持。

4.實(shí)用的其他輔助功能

OMRON視覺傳感器可以設(shè)置視覺系統(tǒng)啟動(dòng)后自動(dòng)進(jìn)入的狀態(tài)；在顯示的屏幕上定制個(gè)性顯示；智能照明或普通照明可選；隨時(shí)檢查系統(tǒng)信息；密碼保護(hù)放置無關(guān)人員隨意更改設(shè)置。

5.使用靈活、可靠、便捷

OMRON視覺傳感器的菜單系統(tǒng)分為對話菜單和專家菜單，簡單的測量使用對話菜單即可，復(fù)雜的測量要使用專家菜單。每一種檢測方法的設(shè)置流程簡單而實(shí)用，小巧簡單的小控制器便于操作。每進(jìn)行一步設(shè)置的時(shí)候，屏幕上都有豐富的操作提示，非常容易掌握。

系統(tǒng)構(gòu)建

左右類型不同的轉(zhuǎn)向節(jié)，球頭銷在其上面所安裝的位置方向相差甚遠(yuǎn)。一個(gè)相機(jī)不可能完成檢測任務(wù)，因此采用雙相機(jī)檢測的方式。

系統(tǒng)構(gòu)建如圖2所示：

圖2 視覺系統(tǒng)
1.視覺傳感器的構(gòu)成

此視覺傳感器構(gòu)成如下：一個(gè)視覺控制器，型號為F160-C15E-2，屬于PNP型；兩個(gè)相機(jī)，型號為F150-S1A；兩根相機(jī)電纜，型號為F150-VS；兩個(gè)相機(jī)鏡頭，型號為MLH-10X；一根并口電纜，型號為F160-VP；一個(gè)視覺監(jiān)視器，型號為UT-O64；一根監(jiān)視器電纜，型號為F150-VM；一個(gè)控制手柄（小控制器），型號為F150KP；視覺照明為多組普通日光燈；其他安裝附件。

視覺控制器使用24V直流電源，控制器上RUN指示燈亮了之后表示其運(yùn)行正常。0號相機(jī)用于左件檢測，1號相機(jī)用于右件檢測；小控制器用于對菜單進(jìn)行設(shè)置操作；監(jiān)視器用于顯示被檢工件的圖像、檢測結(jié)果和菜單信息。

2.外部設(shè)備

與視覺控制器通訊的外部設(shè)備是OMRON CS系列PLC。PLC通過并口電纜以數(shù)字I/O的方式與視覺控制器進(jìn)行通訊。一方面PLC向視覺控制器發(fā)送切換工件和檢測命令，另一方面PLC接收視覺控制器發(fā)出的檢測結(jié)果。

3.設(shè)備連接

按照圖2將各個(gè)設(shè)備連接在一起，并檢查各個(gè)設(shè)備是否工作正常。

軟件設(shè)置

1．視覺控制器設(shè)置

在此，OMRON視覺檢測系統(tǒng)中使用的是專家菜單下的分類檢測方法。將不同類型球頭銷上的標(biāo)識(shí)（L或R）分別登錄在不同的索引號下（0或1），視覺控制器通過相應(yīng)的相機(jī)將被檢工件上的標(biāo)識(shí)拍攝下來，然后將其與已登錄的各個(gè)索引號下的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)圖像比較，找到一個(gè)與被檢球頭銷標(biāo)識(shí)圖像最接近的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)畫面，即認(rèn)為被檢球頭銷與該標(biāo)準(zhǔn)球頭銷屬于同一類型，然后輸出該標(biāo)準(zhǔn)球頭銷的索引號。

通過控制手柄在視覺控制器上進(jìn)行設(shè)置流程如圖3所示：

圖3 設(shè)置流程
（1） 選擇工件、鏡頭和方法

畫面的左上方有2個(gè)菜單。首先在左邊菜單中通過小控制器選擇0號工件畫面即Scn0（用于左轉(zhuǎn)向節(jié)檢測畫面）。然后在右邊菜單中選擇SET模式，之后將提示選擇相機(jī)，選擇camera0（0號相機(jī)用于左轉(zhuǎn)向節(jié)檢測）。接下來要為0號相機(jī)調(diào)焦，設(shè)置相機(jī)快門速度，使得監(jiān)視器上所拍攝的工件圖像清晰可辨。完成后選擇classification，即分類檢測方法。

（2） 登錄模型

在下一級菜單中選擇model registration，然后選擇registration開始登錄標(biāo)準(zhǔn)球頭銷畫面，接著選擇box（登錄矩形的畫面）和or（登錄的畫面以或的形式與標(biāo)準(zhǔn)畫面比較），最后選擇Add（增加登錄區(qū)域）將出現(xiàn)圖4（a）所示的矩形選擇框。拖動(dòng)選擇框?qū)⑵浞胖迷谟卿泩D形的合適位置，然后回車改變其大小，使選擇框剛好將欲登錄圖形圈住，再次回車之后選擇End，一個(gè)左球頭銷標(biāo)準(zhǔn)圖形就登錄完畢了。如果左球頭銷有多種樣式，則可以將每種樣式的球頭銷都登錄到0號索引號之后，但最多不超過5種。按照同樣的方式將右球頭銷登錄在1號索引號之后，同樣也可以登錄不超過5種不同樣式的右球頭銷，如圖4（b）所示。圖4（c）為左右球頭銷全部登錄完成后的畫面。

圖4 登錄模型
（3） 設(shè)置搜索范圍

左右球頭銷全部登錄完成后，退出上面圖4（c）畫面，選擇search region，出現(xiàn)圖5所示畫面，圖5中的矩形方框即為搜索范圍，當(dāng)檢測進(jìn)行的時(shí)候，視覺控制器僅在此范圍內(nèi)尋找被檢工件上的左右標(biāo)識(shí)，此區(qū)域設(shè)置的越大，受工件位置偏移的干擾就越小，檢測就越可靠，但是檢測的時(shí)間也越長。拖動(dòng)光標(biāo)改變選擇框的大小，選擇一個(gè)合適的搜索范圍。