模具行業(yè)是一個傳統(tǒng)、復(fù)雜、充滿競爭的行業(yè)。企業(yè)每天都被緊張的工期、高精度的質(zhì)量要求和頻繁的人員流動所困擾。雖然自動化檢測技術(shù)在各行各業(yè)都有建設(shè)成果，但是在模具表面缺陷的視覺檢測方面，還鮮有人對其做過專項攻關(guān)，因為大部分涉及到鑄造的工藝，往往伴隨著工況惡劣、高溫高壓、濕度較大、粉塵較大、干涉較多的情形，精密的檢測設(shè)備很難在這種條件下運行，所以許多鑄造企業(yè)的模具檢測方法仍然以人工檢測為主。

鑄造模具的缺陷在線檢測，是指安裝在沖床或者模具周邊的輔助檢測設(shè)備，能夠在對應(yīng)時間檢測模具的表面缺陷，以判斷是否達標，為下一輪生產(chǎn)做準備。某結(jié)構(gòu)件鑄造企業(yè)，在實際生產(chǎn)過程中，用于鑄造結(jié)構(gòu)件的模具在產(chǎn)品脫模后，可能會產(chǎn)生殘渣留存在模具表面上，如果直接將該模具用于新一輪的生產(chǎn)，會造成下一輪產(chǎn)品的表面缺陷，影響合格率。采用人工的方式檢驗，因鑄造環(huán)境溫度較高，對于檢驗操作人員是一項極大的考驗，且檢驗效率低、勞動強度大，造成人員流失率高，不利于鑄造生產(chǎn)的現(xiàn)代化發(fā)展。北鋼聯(lián)結(jié)合多年來機械視覺及設(shè)備可靠性防護方面的應(yīng)用，提出了一種可行的解決方案。

運用機器視覺實現(xiàn)鑄造模具的智能化檢測

圖1 待檢測的模具

此項目研發(fā)設(shè)計的自動檢測設(shè)備通過運動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及視覺系統(tǒng)的有機結(jié)合，可實現(xiàn)模具的自動化檢測，在15s內(nèi)便完成一套模具的檢測流程，并能夠在線記錄檢測情況，反饋給中控室，有效提高了結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品的生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。

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圖2 檢測設(shè)備示意圖

該設(shè)備主要由兩大部分構(gòu)成，運動系統(tǒng)及視覺系統(tǒng)。運動系統(tǒng)包括X軸運動模組、Y軸運動模組、Z軸運動模組及設(shè)備支撐系統(tǒng)；視覺系統(tǒng)采用Cognex工業(yè)視覺系統(tǒng)，攝像頭固定于運動系統(tǒng)Y軸運動模組前端，通過運動系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)換視覺系統(tǒng)的位置，采集模具表面的殘留物情況，與標準圖像進行對比，計算機得出結(jié)論，實現(xiàn)模具表面的質(zhì)量檢測。

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圖3 視覺檢測軌跡示意圖

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圖4 設(shè)備工藝流程

設(shè)備可靠性及防護措施

（1）耐高溫作業(yè)。視覺系統(tǒng)采用耐高溫材料做防護衣，并加裝散熱系統(tǒng)，拍攝鏡頭采用透明耐高溫材料，可在70℃環(huán)境下正常工作，且不影響其檢測效果。

（2）檢測過程迅速高效。運動系統(tǒng)通過伺服電機控制運行速度，可實現(xiàn)運行線速度1000mm/s，運行往返時間可控制在15s內(nèi)，實現(xiàn)模具的快速相片采集檢測。

（3）檢測過程智能化。設(shè)備自動定位檢測點，對模具進行無死角相片采集，并通過相片信息自動鑒別質(zhì)量問題，發(fā)出報警信號。

（4）大行程移動平穩(wěn)。有效行程可達1500mm，模組采用鋁型材減輕重量，同時對轉(zhuǎn)接板焊接加強筋，可實現(xiàn)模組在有效行程內(nèi)的平穩(wěn)移動，確保相片采集質(zhì)量。

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圖5 運動桿的受力分析

（5）設(shè)備節(jié)省空間。占地面積小，結(jié)構(gòu)簡化，與鑄造設(shè)備互不干涉，便于運維人員維護。

（來源：儀表儀器網(wǎng)）