1. 轉(zhuǎn)盤(pán)式視覺(jué)篩選機(jī)現(xiàn)狀

玻璃轉(zhuǎn)盤(pán)式視覺(jué)篩選機(jī)，也稱為光學(xué)影像篩選機(jī)、四面檢測(cè)機(jī)和六面檢測(cè)機(jī)，是針對(duì)各種各樣的散件的尺寸、外觀等缺陷而研發(fā)的檢測(cè)機(jī)。在工業(yè)生產(chǎn)中，由于生產(chǎn)和運(yùn)輸環(huán)境中的不可控因素，很容易產(chǎn)生劃痕、壓傷、擦掛等缺陷。而其中的缺陷大部分都極其微小，甚至是肉眼難以識(shí)別，這些缺陷所造成的壞品率極大的制約了工業(yè)界的發(fā)展。在中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的過(guò)程中，產(chǎn)品質(zhì)量要銷(xiāo)往歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，讓產(chǎn)品更具競(jìng)爭(zhēng)力，必然要求不良品不能最終出現(xiàn)在成品中。一方面，如果能提前發(fā)現(xiàn)不良的部件，提前排除，那就能打造成本優(yōu)勢(shì)，另一方面，人工檢測(cè)一般在強(qiáng)燈光或者顯微鏡的工作環(huán)境中，人容易疲勞，容易誤判，對(duì)經(jīng)驗(yàn)要求高，現(xiàn)在大部分工廠并不容易找到檢測(cè)工人，各種因素驅(qū)動(dòng)之下，全自動(dòng)智能化的外觀檢測(cè)，催生了龐大市場(chǎng)需求。然而，很多工廠都還是剛從人工轉(zhuǎn)視覺(jué)，市場(chǎng)潛力無(wú)限。

視覺(jué)篩選機(jī)針對(duì)散件，廣泛應(yīng)用于有攝像頭零部件、鋰電池零部件、磁性材料、電子陶瓷、橡膠制品、連接器、電子元器件、精密五金件等。散件主要采用振動(dòng)盤(pán)等上料機(jī)全自動(dòng)給輸送物料，通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)拍照的方式自動(dòng)做外觀檢測(cè)。

中國(guó)大陸以外而言，轉(zhuǎn)盤(pán)式篩選機(jī)主要在臺(tái)灣和韓國(guó)，其他經(jīng)濟(jì)體幾乎沒(méi)有，其中臺(tái)灣的擎邦、精湛?jī)杉?，因?yàn)樵缧┠觌娮赢a(chǎn)業(yè)在臺(tái)灣盛行，入行早，他們出貨稍多，但是隨著中國(guó)大陸制造業(yè)崛起，其市場(chǎng)份額基本被大陸廠家大量蠶食瓜分。光學(xué)篩選機(jī)，主要還是看中國(guó)大陸，也集中于中國(guó)大陸。

2. 轉(zhuǎn)盤(pán)式視覺(jué)篩選機(jī)的主要構(gòu)型

圖1  轉(zhuǎn)盤(pán)式篩選機(jī)核心構(gòu)型

玻璃轉(zhuǎn)盤(pán)式視覺(jué)篩選機(jī)，通過(guò)振動(dòng)盤(pán)將各類(lèi)散件輸送到高透明玻璃轉(zhuǎn)臺(tái)，然后通過(guò)入口檢測(cè)記錄轉(zhuǎn)臺(tái)感應(yīng)的工件物料，通過(guò)伺服系統(tǒng)示教的CCD相機(jī)的位置，當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)到相機(jī)位置時(shí)，控制器或PLC觸發(fā)相機(jī)拍照，然后運(yùn)算。在出料前，必須運(yùn)算完成，如果還沒(méi)運(yùn)算完成，則判斷為待定物料，重檢。

其上料部分，根據(jù)物料的類(lèi)型，可以分為如下幾種：1）螺紋手工振動(dòng)盤(pán)+流水線輸送，2）螺紋手工振動(dòng)盤(pán)+直振，3）CNC數(shù)控精密振動(dòng)盤(pán)，4）電梯式輸送+流水線等。其中CNC數(shù)控精密盤(pán)，針對(duì)的更小的物料和精密物料，價(jià)格比較貴，此種振動(dòng)盤(pán)一般會(huì)內(nèi)置在篩選機(jī)的主機(jī)內(nèi)部，結(jié)構(gòu)緊湊，一般用于電子元器件的篩選。其他的手工盤(pán)的，則采用“主機(jī)+上料”分體的方式，針對(duì)的工件產(chǎn)品大小各異，對(duì)于不同的規(guī)格物料，可以更換振動(dòng)盤(pán)的盤(pán)面進(jìn)行機(jī)種切換。

圖2 螺紋手工振動(dòng)盤(pán)+直振

圖3 精密數(shù)控振動(dòng)盤(pán)+直振

圖4電梯式輸送+流水線  

圖5 振動(dòng)盤(pán)+流水線進(jìn)盤(pán)

相機(jī)支架部分，根據(jù)其類(lèi)型，可以分為如下幾種：1）棱鏡拍攝側(cè)面，2）4個(gè)相機(jī)占同工位拍攝側(cè)面。支架部分，結(jié)構(gòu)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，價(jià)格透明，如圖6所示。

圖6 相機(jī)托架

3. 轉(zhuǎn)盤(pán)式視覺(jué)篩選機(jī)的控制系統(tǒng)

篩選機(jī)的結(jié)構(gòu)部分已經(jīng)是透明，并逐步走向標(biāo)準(zhǔn)化，整機(jī)核心點(diǎn)集中于軟件系統(tǒng)和光學(xué)的實(shí)現(xiàn)。對(duì)于篩選機(jī)的整個(gè)控制系統(tǒng)，主要分為2種，1）基于PLC的控制系統(tǒng)，2）基于控制器的控制系統(tǒng)，如圖7和圖8所示。

圖7 基于PLC控制的篩選機(jī)控制系統(tǒng)架構(gòu)

圖8基于運(yùn)動(dòng)控制器控制的篩選機(jī)控制系統(tǒng)架構(gòu)

可以明顯看出，基于運(yùn)動(dòng)控制器的系統(tǒng)，其控制組成是更合理，更緊湊的，他少了觸摸屏，少了與PLC交互的過(guò)程，直接全部集成化。并且運(yùn)動(dòng)控制卡的控制周期很短，可以高速響應(yīng)，在轉(zhuǎn)盤(pán)較快運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，也能準(zhǔn)確拍攝到物料姿態(tài),最高速度可以達(dá)到6000pcs/min，這是PLC系統(tǒng)達(dá)不到的。例如，東莞市精馳技術(shù)有限公司推出的HPHS-W804,HPHS-W806,HPHS-W808等四面、六面、八面通用篩選機(jī)，就是基于運(yùn)動(dòng)控制器而特定開(kāi)發(fā)的，產(chǎn)品內(nèi)置了獨(dú)特的控制技術(shù)，可以100%保證排序吹出、拍照、工件入口感應(yīng)的唯一映射的關(guān)系。

圖9HPHS-W804                         圖10HPHS-W806                              圖11HPHS-W808

4. 轉(zhuǎn)盤(pán)式視覺(jué)篩選機(jī)的圖像識(shí)別系統(tǒng)

圖像識(shí)別系統(tǒng)，是視覺(jué)篩選機(jī)的核心技術(shù)。視覺(jué)篩選機(jī)是一個(gè)進(jìn)入門(mén)檻很低，要走向高端通用卻很難的一個(gè)產(chǎn)品，篩選機(jī)涉及的目標(biāo)包括橡膠類(lèi)（油封、密封圈、平墊圈、耳塞套等）、五金類(lèi)（電池蓋帽、電池連接件、手機(jī)鏡頭圈、螺絲、螺母、其他精密五金等）、連接器類(lèi)（探針、插針、pogopin、pin針、銅柱、公針、母針等），電子元器件（電阻、電感、電容等）、磁材類(lèi)（磁片、磁瓦、磁環(huán)、磁芯等），精密人造珠寶點(diǎn)鉆類(lèi)；攝像頭模組零部件(VCM鐵殼、VCM線圈、托架、Holder、鏡筒、鏡片等)、復(fù)雜磁材零部件、精密五金零部件等。各種各樣行業(yè)的細(xì)分散件都可以篩選，由于面向的細(xì)分市場(chǎng)太多，稍微制作一個(gè)簡(jiǎn)易的圖像系統(tǒng)，可能也能在某個(gè)細(xì)分領(lǐng)域分得一杯羹。但是要在這個(gè)領(lǐng)域做大做強(qiáng)做好，必須是一個(gè)面向全行業(yè)散件的通用完整圖像識(shí)別系統(tǒng)，只有如此，篩選機(jī)廠家才能迅速在各個(gè)細(xì)分找到自己的客戶，并提供真正實(shí)用的檢測(cè)價(jià)值。就行業(yè)現(xiàn)狀而言，做篩選機(jī)的廠家五花八門(mén)，能完成通用系統(tǒng)，在各行業(yè)適用的廠家卻寥寥無(wú)幾。目前很多終端生產(chǎn)工廠買(mǎi)到的篩選機(jī)，大部分情況因?yàn)閳D像軟件能力不足，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)不起來(lái)。

圖12 通用篩選機(jī)系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)

有通用的篩選機(jī)系統(tǒng)，才可以針對(duì)各個(gè)行業(yè)迅速遷移，不需要研發(fā)人員做深度修改，要達(dá)到通用并工具化的境界，整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)思和工作量截然不同，只要極少數(shù)公司可以做到如此。東莞市精馳技術(shù)有限公司（東莞市精馳軟件有限公司）所推出的MindWorks.Sorter通用軟件，可以實(shí)現(xiàn)以上要求。

圖14 MindWorks.Sorter部分界面

圖15 MindWorks.Sorter部分界面

圖16 MindWorks.Sorter部分界面

5. 深度學(xué)習(xí)在篩選機(jī)上的應(yīng)用

上百家篩選機(jī)公司，大家各自為戰(zhàn)，解決的是各種各樣的圖像檢測(cè)分選需求，筆者在實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)，深度學(xué)習(xí)可以針對(duì)某些難以識(shí)別的物料，進(jìn)一步提高智能化識(shí)別能力，但是大部分物料不需要深度學(xué)習(xí)?；谏疃葘W(xué)習(xí)的方案，其結(jié)構(gòu)如下

由于深度學(xué)習(xí)配置了GTX2080等顯卡，直接顯著增加了項(xiàng)目成本，同時(shí)物料要經(jīng)過(guò)采樣，然后標(biāo)記缺陷進(jìn)行訓(xùn)練，增加了操作復(fù)雜度，對(duì)于某些傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不穩(wěn)定的場(chǎng)合，可以使用AI深度學(xué)習(xí)。一般情況下，能用傳統(tǒng)技術(shù)解決的，還是采用傳統(tǒng)圖像處理技術(shù)。深度學(xué)習(xí)只是錦上添花的功能，錦上添花，作為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，先有“錦”才能追逐花。

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