非接觸式光學(xué)探測技術(shù)的發(fā)展

近幾年來(lái)，汽車(chē)制造業(yè)企業(yè)在圖像處理技術(shù)方面的投入，每年的增長(cháng)都超過(guò)了10%。盡管一直以來(lái)德國奧迪汽車(chē)公司就是以質(zhì)量控制的嚴格而著(zhù)稱(chēng)，在其A3型轎車(chē)的生產(chǎn)過(guò)程中奧迪汽車(chē)公司更是采取了嚴格的質(zhì)量控制措施，但是，在2006年年初，由于變速器中一個(gè)彈簧的脫落使得奧迪汽車(chē)公司不得不對其在世界各地已經(jīng)售出的73000輛奧迪A3轎車(chē)實(shí)施召回，進(jìn)行檢驗。奧迪汽車(chē)公司并不是世界上*個(gè)對自己的產(chǎn)品實(shí)施召回的汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家，而且到目前為止，幾乎沒(méi)有一家汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家沒(méi)有對自己的產(chǎn)品實(shí)施過(guò)召回。之所以會(huì )出現汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家對有缺陷的汽車(chē)進(jìn)行召回，一方面是因為現代車(chē)輛的復雜性，現代的汽車(chē)由14000多個(gè)零件所組成，任何零件的缺陷都有可能導致嚴重的質(zhì)量問(wèn)題。另一方面，汽車(chē)企業(yè)眾多的汽車(chē)零部件供應商也大大增加了汽車(chē)出現意外的概率。據市場(chǎng)觀(guān)察家研究發(fā)現，歐洲汽車(chē)三包的費用從1999年的40億歐元提高到了2003年的70億歐元。每年汽車(chē)經(jīng)營(yíng)領(lǐng)域中的三包費用周轉額高達170億歐元。

 

Head-up-Display技術(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)為HUD技術(shù)，目前在汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量檢驗中已成功地利用了這一技術(shù)
與這些數字相對應的是，德國工業(yè)圖像處理技術(shù)的銷(xiāo)售收入大約為10億歐元，尤其是在德國的機床和設備制造領(lǐng)域中，圖像處理產(chǎn)品的銷(xiāo)售收入增長(cháng)達到了2位數。用于汽車(chē)制造業(yè)質(zhì)量管理體系中的圖像處理技術(shù)產(chǎn)品的增長(cháng)率為18%，是其中zui重要的組成部分。而據Erlangen市Fraunhofer研究所的Norbert  Bauer博士估計，圖像處理技術(shù)應用的增長(cháng)率可以達到20%。Bauer博士除了負責Fraunhofer研究所與歐洲Allianz計劃之間的工作之外，還負責解答汽車(chē)工業(yè)企業(yè)提出的有關(guān)圖像處理的問(wèn)題，獲得合作伙伴的認證許可。通過(guò)圖像處理技術(shù)的工業(yè)化應用問(wèn)題，Bauer不斷確認了這樣一種看法，光學(xué)檢測技術(shù)雖然有了長(cháng)足的發(fā)展，但是在各個(gè)領(lǐng)域中的應用都受到了一定的阻力，出現了工作不可靠的現象，尤其是在不熟悉光學(xué)檢測技術(shù)的領(lǐng)域中。
zui佳的應用
當然有些汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)，使用光學(xué)檢測技術(shù)的時(shí)間較長(cháng)，也比較有經(jīng)驗。在寶馬公司的Dingolfing汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)中，沒(méi)有一輛5系列和6系列的寶馬轎車(chē)不經(jīng)Dutzend圖像檢驗系統的檢驗就直接下線(xiàn)。
由西門(mén)子VDO公司提供的HUD顯示系統具有很高的靈活性。它通過(guò)多個(gè)光學(xué)鏡頭生成帶有行駛信息的可視化圖像，并將這些圖像投影到傾斜的前檔風(fēng)玻璃上。由于清晰度、對比度和圖像失真等原因，圖像中所顯示的人像非常不真實(shí)，因此安裝到車(chē)輛中的圖像顯示質(zhì)量應進(jìn)行投影效果的校驗。
圖像檢驗設備主要是一套由多個(gè)位置固定的攝像機以及與之連接的硬件和軟件組成。在汽車(chē)的生產(chǎn)裝配過(guò)程中，工作人員要將這套復雜的圖像檢驗系統安裝在車(chē)內，先定好位再固定牢，在完成圖像校驗任務(wù)之后再從車(chē)內取出。圖像采集和圖像處理的全部檢測時(shí)間約30s。
2006年5月9日～12日，在Sinsheim市召開(kāi)的“Conuol”技術(shù)論壇中，檢測設備生產(chǎn)廠(chǎng)家可以了解到汽車(chē)制造企業(yè)對圖像處理技術(shù)提出的具體要求有哪些。在這次技術(shù)論壇中， “非接觸式”的檢測技術(shù)，尤其是光學(xué)檢測技術(shù)和與之有關(guān)的工業(yè)圖像處理技術(shù)，是一個(gè)突出的話(huà)題。按照過(guò)去的傳統，在Sinsheim市舉辦的質(zhì)量保證技術(shù)展覽會(huì )中包括一維和多維的坐標檢測技術(shù)供應商、稱(chēng)量技術(shù)產(chǎn)品供應商和傳感器生產(chǎn)企業(yè)的展品。
在這次專(zhuān)業(yè)展會(huì )中，舉辦人員重點(diǎn)突出了光學(xué)檢測方法，并由專(zhuān)家們向觀(guān)眾展示了這些光學(xué)監測設備的工作原理、特性和應用。在這些光學(xué)檢測儀器中，有西門(mén)子公司研發(fā)的傳感器系統，可對生產(chǎn)過(guò)程中的汽車(chē)電氣零部件從三維角度進(jìn)行檢驗。據西門(mén)子公司的有關(guān)人員介紹，采用這種非接觸式的光學(xué)檢測方法后，可以地排除激光點(diǎn)焊中的焊接缺陷。
這種光學(xué)檢測儀器與其他檢測技術(shù)的相比，有一個(gè)主要的特點(diǎn)是檢測速度快，這種光學(xué)檢測儀器的檢測速度比以前提高了幾十倍甚至上千倍，從而可以將原來(lái)規定的每日抽驗更換為對全部產(chǎn)品進(jìn)行檢驗，實(shí)現了*生產(chǎn)的可能。

在汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域中，光學(xué)接觸式的檢測技術(shù)還可用于：
□ 幾何位置尺寸的三維在線(xiàn)檢驗，例如三元催化器、輪輞、管道和膠管的尺寸檢驗；
□ 表面質(zhì)量檢驗，如缸蓋密封；
□ X射線(xiàn)檢驗，如鑄件檢驗；
□ 熱成像檢驗等。
為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，在生產(chǎn)過(guò)程中需要采用各類(lèi)測試技術(shù)進(jìn)行檢測，及時(shí)發(fā)現缺陷和故障并修復。根據測試方式的不同，測試技術(shù)可分為非接觸式測試和接觸式測試。目前非接觸式測試已從人工目測發(fā)展到自動(dòng)光學(xué)檢查（Automatic Optics Inspector,簡(jiǎn)稱(chēng)AOI）、自動(dòng)射線(xiàn)檢測（AutomaticX-rayInspector,簡(jiǎn)稱(chēng)AXI）等。
由于目前汽車(chē)零件越來(lái)越復雜，傳統的接觸式測試受到了極大限制，隨著(zhù)非接觸式測試技術(shù)的不斷發(fā)展，這種測試手段在生產(chǎn)中的應用也不斷地增加。而這項技術(shù)本身的不斷改進(jìn)使它愈加引人注目，在過(guò)去的兩三年里，應用非接觸式測試的情況出現了驚人的增長(cháng)，而且增長(cháng)速度還在加快，因為有更多的業(yè)內ling產(chǎn)廠(chǎng)家意識到了這項技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)并將其投入使用。“以質(zhì)量求成功”是第二十屆“Conuol”專(zhuān)業(yè)展覽會(huì )的口號，此次展會(huì )展出了大量適合于工業(yè)企業(yè)應用的現代化檢測技術(shù)，包括一維和多維檢測技術(shù)所使用的硬件和軟件、圖像處理技術(shù)、稱(chēng)量技術(shù)和原材料檢測、金屬檢測、表面檢測等不同的傳感器。
HUD顯示圖像質(zhì)量決定了用戶(hù)群的大小，這是軟件系統公司Gefasoft公司和美國硬件生產(chǎn)廠(chǎng)Cognex公司2002年接到研發(fā)HUD——質(zhì)量保證系統的合同后得出的結論。在2003年度與2004年度相互交替時(shí)，*套HUD質(zhì)量檢驗系統投入使用。借助于安裝在車(chē)輛上的多個(gè)攝像機，工程師們得到了zui終測試評判結果的圖像。圖像處理的算法語(yǔ)言可以對各個(gè)攝像機、各幅圖像的30余個(gè)特征數據進(jìn)行分析評判，以得到評判分析檢測的結果。
zui重要的評判指標為：棱邊、尺寸、形狀、角度、圓弧和陰影線(xiàn)，這些特征指標都在算法語(yǔ)言中有單獨的定義，根據系統設定的圖像和適實(shí)檢測圖像的對，比判斷物體的空間比例。
這些檢測圖片都分類(lèi)存檔保管起來(lái)，在遇到用戶(hù)投訴時(shí)，可以調出保存多年的檢測圖像來(lái)證明當時(shí)的產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。當然有些汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)，使用光學(xué)檢測技術(shù)的時(shí)間較長(cháng)，也比較有經(jīng)驗。在寶馬公司的Dingolfing汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)中，沒(méi)有一輛5系列和6系列的寶馬轎車(chē)不經(jīng)Dutzend圖像檢驗系統的檢驗就直接下線(xiàn)。
由西門(mén)子VDO公司提供的HUD顯示系統具有很高的靈活性。它通過(guò)多個(gè)光學(xué)鏡頭生成帶有行駛信息的可視化圖像，并將這些圖像投影到傾斜的前檔風(fēng)玻璃上。由于清晰度、對比度和圖像失真等原因，圖像中所顯示的人像非常不真實(shí)，因此安裝到車(chē)輛中的圖像顯示質(zhì)量應進(jìn)行投影效果的校驗。
圖像檢驗設備主要是一套由多個(gè)位置固定的攝像機以及與之連接的硬件和軟件組成。在汽車(chē)的生產(chǎn)裝配過(guò)程中，工作人員要將這套復雜的圖像檢驗系統安裝在車(chē)內，先定好位再固定牢，在完成圖像校驗任務(wù)之后再從車(chē)內取出。圖像采集和圖像處理的全部檢測時(shí)間約30s。
2006年5月9日～12日，在Sinsheim市召開(kāi)的“Conuol”技術(shù)論壇中，檢測設備生產(chǎn)廠(chǎng)家可以了解到汽車(chē)制造企業(yè)對圖像處理技術(shù)提出的具體要求有哪些。在這次技術(shù)論壇中， “非接觸式”的檢測技術(shù)，尤其是光學(xué)檢測技術(shù)和與之有關(guān)的工業(yè)圖像處理技術(shù)，是一個(gè)突出的話(huà)題。按照過(guò)去的傳統，在Sinsheim市舉辦的質(zhì)量保證技術(shù)展覽會(huì )中包括一維和多維的坐標檢測技術(shù)供應商、稱(chēng)量技術(shù)產(chǎn)品供應商和傳感器生產(chǎn)企業(yè)的展品。
在這次專(zhuān)業(yè)展會(huì )中，舉辦人員重點(diǎn)突出了光學(xué)檢測方法，并由專(zhuān)家們向觀(guān)眾展示了這些光學(xué)監測設備的工作原理、特性和應用。在這些光學(xué)檢測儀器中，有西門(mén)子公司研發(fā)的傳感器系統，可對生產(chǎn)過(guò)程中的汽車(chē)電氣零部件從三維角度進(jìn)行檢驗。據西門(mén)子公司的有關(guān)人員介紹，采用這種非接觸式的光學(xué)檢測方法后，可以地排除激光點(diǎn)焊中的焊接缺陷。
這種光學(xué)檢測儀器與其他檢測技術(shù)的相比，有一個(gè)主要的特點(diǎn)是檢測速度快，這種光學(xué)檢測儀器的檢測速度比以前提高了幾十倍甚至上千倍，從而可以將原來(lái)規定的每日抽驗更換為對全部產(chǎn)品進(jìn)行檢驗，實(shí)現了*生產(chǎn)的可能。

在汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域中，光學(xué)接觸式的檢測技術(shù)還可用于：
□ 幾何位置尺寸的三維在線(xiàn)檢驗，例如三元催化器、輪輞、管道和膠管的尺寸檢驗；
□ 表面質(zhì)量檢驗，如缸蓋密封；
□ X射線(xiàn)檢驗，如鑄件檢驗；
□ 熱成像檢驗等。
為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，在生產(chǎn)過(guò)程中需要采用各類(lèi)測試技術(shù)進(jìn)行檢測，及時(shí)發(fā)現缺陷和故障并修復。根據測試方式的不同，測試技術(shù)可分為非接觸式測試和接觸式測試。目前非接觸式測試已從人工目測發(fā)展到自動(dòng)光學(xué)檢查（Automatic Optics Inspector,簡(jiǎn)稱(chēng)AOI）、自動(dòng)射線(xiàn)檢測（AutomaticX-rayInspector,簡(jiǎn)稱(chēng)AXI）等。
由于目前汽車(chē)零件越來(lái)越復雜，傳統的接觸式測試受到了極大限制，隨著(zhù)非接觸式測試技術(shù)的不斷發(fā)展，這種測試手段在生產(chǎn)中的應用也不斷地增加。而這項技術(shù)本身的不斷改進(jìn)使它愈加引人注目，在過(guò)去的兩三年里，應用非接觸式測試的情況出現了驚人的增長(cháng)，而且增長(cháng)速度還在加快，因為有更多的業(yè)內ling產(chǎn)廠(chǎng)家意識到了這項技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)并將其投入使用。“以質(zhì)量求成功”是第二十屆“Conuol”專(zhuān)業(yè)展覽會(huì )的口號，此次展會(huì )展出了大量適合于工業(yè)企業(yè)應用的現代化檢測技術(shù)，包括一維和多維檢測技術(shù)所使用的硬件和軟件、圖像處理技術(shù)、稱(chēng)量技術(shù)和原材料檢測、金屬檢測、表面檢測等不同的傳感器。
HUD顯示圖像質(zhì)量決定了用戶(hù)群的大小，這是軟件系統公司Gefasoft公司和美國硬件生產(chǎn)廠(chǎng)Cognex公司2002年接到研發(fā)HUD——質(zhì)量保證系統的合同后得出的結論。在2003年度與2004年度相互交替時(shí)，*套HUD質(zhì)量檢驗系統投入使用。借助于安裝在車(chē)輛上的多個(gè)攝像機，工程師們得到了zui終測試評判結果的圖像。圖像處理的算法語(yǔ)言可以對各個(gè)攝像機、各幅圖像的30余個(gè)特征數據進(jìn)行分析評判，以得到評判分析檢測的結果。
zui重要的評判指標為：棱邊、尺寸、形狀、角度、圓弧和陰影線(xiàn)，這些特征指標都在算法語(yǔ)言中有單獨的定義，根據系統設定的圖像和適實(shí)檢測圖像的對，比判斷物體的空間比例。這些檢測圖片都分類(lèi)存檔保管起來(lái)，在遇到用戶(hù)投訴時(shí)，可以調出保存多年的檢測圖像來(lái)證明當時(shí)的產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。