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NI Compact Vision System 用于汽车火花塞检验实现六西格玛可重复性标准 应用领域：汽车业 使用的产品：LabVIEW、视觉 挑战： 开发健壮的、可靠的用于汽车火花塞的自动化光学检验系统，并达到六西格玛测量仪可重复 性与再现性、精度和节省占地空间的苛刻要求。 解决方案： 基于National Instruments （美国国家仪器公司，简称NI）CVS-1454、Sony IEEE 1394 数 码相机以及开发于NI LabVIEW Real-Time 和NI Vision Development Module 平台的灵活的 模块化软件，构建一个坚固的、可靠的、低成本的车间作业检验解决方案。 火花塞检验系统硬件原理图 火花塞测试系统要求 在汽车火花塞生产中，合适的点火距离是非常关键的。我们的客户是一家领先的印度火花塞 制造商，它们确认了两个影响火花塞功能性能的重要尺寸参数：一个是外层壳体和内层电极 之间的偏心率，另一个是接地电极和内层中心电极的偏心距。 客户过去使用人工过程来测量偏心率和偏心距，他们通过找出每个圆形部件中三个点的位置， 并用这些数据拟合圆形方程。这些点中只要有一个点的测量误差都会使计算得到的偏心率和 偏心距出现严重偏差。这种方法由于精度较低，迫使客户减小公差带，这导致了减产。为了 确保可靠的质量控制，更快的检验以及快速投资回报，客户请我们为火花塞生产线构建一个 基于机器视觉的尺寸系统。 客户有如下系统要求： • 以六西格玛可重复性确保在优于10%公差值的范围内测量偏心率和偏心距，精度要求 0.01mm。 • 确保系统功能与火花塞材质件、型号间的内在变化无关。 • 在抵抗恶劣生产环境的同时要最小化占地面积，减少检验时间以最大化生产力。 • 与线上PLC 连接，无需人工干预，使测量过程快捷、客观以及可重复。 • 存储结果记录，以供日后对过程、产量分析和改进。 我们选用了1280 x 960 像素的Sony 火线数码相机，它带有本次应用所需的诸多可编程特性。 我们使用LabVIEW Real-Time 编写应用程序软件，提供给用户许多好的特性，还包括用 TCP/IP 配置系统的灵活性，用校准对象周期性校准系统以及通过FTP 协议传送结果数据。 考虑到实时性能、坚固性、小体积以及我们使用NI 技术提供世界级机器视觉系统解决方案的 经验，我们选用了Compact Vision System （CVS ）作为软件运行的平台。正如我们所想， 最后建立了一个零人工干预的系统，并在小于10%公差带的范围内满足测量仪可重复性与再 现性。 硬件和软件系统 检验站包括一个IEEE 1394 Sony 数码相机、一个Nikon 镜头和一个Advanced Illumination 环形灯用于沿轴向照亮火花塞的顶面。我们将图像流传入NI CVS 的火线接口。火花塞以每 秒一个的速度到达传送装置。CVS 的数字接口与线上PLC 和筛选继电器相连。CVS 与工厂 网络相连，因此我们使用一台运行Windows 的标准PC 来远程配置设置参数以及存储结果数 据。我们构建了一个主校准目标以帮助系统校准。 由于应用需要两个像素有可重复性，因此设计算法非常重要，以使整定参数落在一个相对较 宽的公差带中间。这确保因数码相机和图像可重复性产生的图像变化不会影响算法结果。正 是在算法原型开发的这个阶段，NI Vision Assistant 工具被证明是很有帮助的。循环检测许多 存储的火花塞图像，并可能使用批量处理特性来制表处理中间结果，因此参数整定变得系统 化、面向目标而不是反复试验。Vision Assistant 在原型开发中十分有用，而且应用程序也需 要NI 在CVS 中提供的LabVIEW 的多样性。 NI CVS-1454 模块在圆形探测算法这个特定领域中很有价值。NI 圆形边缘探测使用大量点来 拟合圆形。而且，这个算法能够识别并忽略轻微偏离主导圆形的边缘，以此改善了圆形拟合。 另一个所有NI 边缘探测算法共有的有用特性是可以通过控制亚取样范围来权衡精度和处理时 间。 NI 机器视觉技术连同LabVIEW 作为软件平台的统一特性为我们提供坚固、可靠、实时的 Compact Vision System 的性能优势，。由于NI 技术可提供验证、增强以及将创新、有效的 思路转化为可用于生产的应用程序，一名机器视觉系统工程师的工作正逐渐从编写、调试数 千行代码演变为构建