自動檢測技術(shù)在汽車涂裝表面質(zhì)量檢測中的應用

宋涵藝

摘要：隨著時代的發(fā)展，汽車已經(jīng)成為人們生活中的重要交通工具，而人們對汽車性能與舒適度的要求則在不斷提升。因此在車輛生產(chǎn)過程中，其表面涂裝質(zhì)量同樣需要進行深度檢測，以保證其良好的外觀形象。本文即重點介紹自動檢測技術(shù)在汽車涂裝表面質(zhì)量檢測中的應用方式，通過對自動檢測系統(tǒng)準確性的評價，尋求降低檢測過程中缺陷遺漏的方法，并有效提升車身表面的質(zhì)量，提高生產(chǎn)過程的自動化率。

Abstract： With the development of the times， automobile has become an important means of transportation in people's life， and people's requirements for automobile performance and comfort are increasing. Therefore， in the process of vehicle production， the surface coating quality also needs to be deeply tested to ensure its good appearance image. This paper focuses on the application of automatic detection technology in automobile coating surface quality detection. Through the evaluation of the accuracy of the automatic detection system， this paper seeks to reduce the defect omission in the detection process， effectively improve the quality of the body surface and improve the automation rate of the production process.

關(guān)鍵詞：自動檢測技術(shù);汽車涂裝;表面質(zhì)量檢測

Key words： automatic detection technology;automobile painting;surface quality inspection

中圖分類號：U471.14?????????????????????????????????? 文獻標識碼：A????????????????????????????????? 文章編號：1674-957X（2021）21-0136-02

0? 引言

車身噴涂是汽車生產(chǎn)過程中的重要步驟，在自動化技術(shù)、機器視覺技術(shù)等新型技術(shù)的全面發(fā)展應用之下，針對鋼材、PCB板以及織物表面質(zhì)量檢測的技術(shù)得到了全面升級，目前其相關(guān)技術(shù)在國外大型汽車公司已經(jīng)開始測試使用，本文即通過深入研究與探討為國內(nèi)的全面普及應用提供參考。

1? 汽車涂裝自動檢測技術(shù)原理分析

汽車涂裝自動檢測技術(shù)以先進機器視覺系統(tǒng)為基礎(chǔ)，針對汽車涂膜表面的質(zhì)量進行自動檢測，在車身行進的同時，識別汽車表面涂裝存在的各類缺陷，并將其結(jié)果參數(shù)傳輸?shù)綀蠼痪€上，進而自動指示出需要返修的準確位置和區(qū)域。該技術(shù)主要依靠機器視覺系統(tǒng)完成運作，其中安裝了數(shù)據(jù)處理計算機核心，通過對汽車表面涂裝圖像的獲取、處理與分析，進而輸出檢測結(jié)果。具體來說，該技術(shù)的機器視覺系統(tǒng)是核心部件，將39個工業(yè)視覺傳感器固定于車身周圍，進行涂裝表面圖像獲取，保證每個傳感器都能固定獲取并檢測對應的區(qū)域范圍，并通過所有傳感器的合理分布，使得檢測的總區(qū)域?qū)④嚿肀砻嫒采w。系統(tǒng)以LED紅色高亮光帶為光源，在車身行進的同時，對車身涂膜表面進行高清掃描，從每輛車上可以獲取3萬張以上的高清圖像，而后通過高性能計算機處理中心對圖像數(shù)據(jù)進行處理，進而根據(jù)算法分析出接測結(jié)果，并通過數(shù)據(jù)輸出，自動指出其缺陷位置。

該技術(shù)對于車身涂裝缺陷的檢測與識別主要依靠缺陷表面與正常涂裝表面的反射光差異，在光的反射定律下，車身涂裝平面形成的反射光具有典型特征，當視覺傳感器接收到與預設(shè)光線不同的信號時，就可以大概判斷其存在缺陷問題，而后將傳感器圖像進行智能處理，進而分析得出結(jié)果。

汽車涂裝自動檢測技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括編碼器、視覺傳感器、通訊I/O模塊、光電開關(guān)傳感器、PLC、光源、處理器等。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有占地面積小，應用靈活的特征。主檢測系統(tǒng)占地3.0×3.6米，后蓋檢測結(jié)構(gòu)占地1.0×1.5米，可以靈活安裝在面漆存儲線內(nèi)，進而在車間改動時較為簡單。在具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)編碼器直接連接輸送滾床，檢測系統(tǒng)根據(jù)輸送轉(zhuǎn)速控制拍照的頻率。在檢測時計算機系統(tǒng)需要處理大量圖像，因此需要更優(yōu)質(zhì)的計算機處理器。在車身檢測過程中，則分為五部分展開，分別為車身前蓋、車頂、左邊、右邊和后蓋，其中各自安裝一臺計算機處理器，通過通訊主機實現(xiàn)交互通信，進而得出總體檢測結(jié)果。檢測系統(tǒng)的視覺傳感器則分別固定在車身的周邊位置，通過設(shè)置一定的掃描重疊區(qū)，保證檢測區(qū)域能夠完全覆蓋車輛表面。

2? 自動檢測技術(shù)在汽車涂裝質(zhì)量檢測中的應用流程

車輛在達到檢測站之前，車身信息讀寫站會將目標車輛的相關(guān)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計并發(fā)送給檢測系統(tǒng)，主要信息包括車身的基本型號、車身表面的噴漆顏色、車頂?shù)奶厥庑问?、是否存在天線孔等。檢測系統(tǒng)在收到型號信息后，可以根據(jù)對應型號加載數(shù)據(jù)參數(shù)。當車輛行進觸發(fā)光電開關(guān)傳感器后，檢測系統(tǒng)正式開始工作，由編碼器發(fā)出的脈沖信號進行圖像采集工作，直到完成檢測任務。

2.1 圖像采集? 圖像采集是自動檢測的第一個環(huán)節(jié)，每一個傳感器通過掃描車身的特定區(qū)域，采集800-1000張高清晰度圖像，根據(jù)車輛表面的面積大小，所采集的圖像個數(shù)有一定浮動空間，但其圖像會完整覆蓋車身表面，保證檢測目標不出現(xiàn)任何遺漏。在車身通過檢測系統(tǒng)時，視覺傳感器會一直根據(jù)編碼器生成的信號記錄對應圖像。但是所采集的圖像信息并不是全部用于檢測提示，比如車頂天窗、天線孔等位置，同樣會生成非預設(shè)參數(shù)，但這些區(qū)域會自動去除在缺陷檢測之中。在該環(huán)節(jié)中，系統(tǒng)主要通過感興趣區(qū)域 ROI機制進行控制，通過該機制可以讓系統(tǒng)分辨出采集圖像中可以忽略的信息內(nèi)容，進而保證檢測具有更高的針對性與精確性。對于不同顏色的車身，檢測系統(tǒng)也會建立智能學習體系，針對不同的顏色建立檢測參數(shù)庫，進而以更精確的數(shù)據(jù)檢測其光線范圍，保證圖像采集的高質(zhì)量標準，從而保證檢測系統(tǒng)不會受到因顏色而帶來的反射光線差異影響。

2.2 圖像處理? 自動檢測系統(tǒng)在得到傳感器采集的諸多圖像之后，則要對高清圖片進行圖像二值化算法處理，進而通過算法疊加擬合，模擬生成對應車型的檢測模板。在實際檢測過程中，系統(tǒng)可以根據(jù)車型自動設(shè)置主模板視覺傳感器，其他傳感器則會根據(jù)算法進行區(qū)域整合，進而保證檢測范圍完整化。而后系統(tǒng)會建立預設(shè)標準，并根據(jù)定點圖案搜索智能識別檢測區(qū)域中的區(qū)域形狀，以此辨識缺陷存在的位置以及大小范圍。

2.3 結(jié)果輸出? 在車身返修線上設(shè)有人工返修工位，并配備了液晶顯示器，當自動檢測系統(tǒng)檢測完畢后，其結(jié)果信息會即時存儲到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫之中，并且在車上運行到返修線時，其結(jié)果信息會通過液晶顯示屏進行明確展示，工人可以直接根據(jù)顯示器指示的位置、顏色、等級進行修補，比如紅色、橙色、藍色就分別表示了B、C1和C級等不同的缺陷。

3? 自動檢測技術(shù)的評價結(jié)果分析

相比較人工檢測，自動檢測系統(tǒng)在缺陷檢出率上有著顯著提升，這得益于自動檢測技術(shù)中機器視覺系統(tǒng)的高精度識別能力。同時，在不同顏色車輛的檢測過程中，人工檢測會更容易受到顏色的影響，在淺色系車身涂裝的檢測中往往檢出率會大幅下降，而自動檢測技術(shù)同樣在機器視覺的智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)下，保證了不同顏色油漆下的穩(wěn)定缺陷檢測。

為進一步對比自動檢測系統(tǒng)的檢測效果，車輛質(zhì)保專業(yè)部門可以針對自動檢測與人工檢測的結(jié)果進行統(tǒng)計分析，如圖1中顯示，在缺陷漏檢統(tǒng)計方面，人工檢測的漏檢情況更多，而自動檢測技術(shù)的檢測精度明顯更高。

為進一步建立自動檢測系統(tǒng)準確性的定量分析指標，需要對自動檢測系統(tǒng)的評價指標量進行深化，即通過缺陷檢出率明確實際檢測效能，通過系統(tǒng)單車誤報結(jié)果展示檢測系統(tǒng)的精確度。其中檢出率主要表現(xiàn)系統(tǒng)的缺陷識別能力，單車誤報則主要表現(xiàn)其檢測精確度，即當系統(tǒng)檢測存在缺陷時，實際查看時卻并無缺陷的情況。由此可以建立如下公式進行計算，由此即可形成更加直觀且定量的自動檢測系統(tǒng)缺陷檢出率和單車誤報的評價指標。

缺陷檢出率=檢出缺陷/檢出缺陷+未檢出缺陷×100%;

系統(tǒng)單車誤報=總誤報缺陷個數(shù)/總檢查車輛數(shù)量。

為了進一步驗證自動檢測系統(tǒng)的檢測成效，還應建立相應的工作組，由規(guī)劃、質(zhì)保和涂裝車間進行有效結(jié)合，一方面保證每日生產(chǎn)線上有效落實Audit查驗車身的方式，另一方面就要在每日生產(chǎn)的過程中，進行一定數(shù)量的自動檢測系統(tǒng)車身檢驗，并將自動檢測結(jié)果與Audit檢查結(jié)果進行對照，由此獲悉檢出缺陷、未檢測出缺陷和誤報缺陷等相關(guān)的數(shù)據(jù)。此外，針對不同車身顏色的情況，還可以建立檢出率和單車誤報的統(tǒng)計表。

如圖2所示，自動檢測系統(tǒng)在檢測過程中受到顏色的影響相對較小，其檢出率與單車誤報缺陷次數(shù)相對穩(wěn)定，雖然存在個別波動情況，但總體而言并沒有出現(xiàn)較大差異，且很大程度上其差異原因在于系統(tǒng)設(shè)置的敏感性不同。在出現(xiàn)誤報缺陷的情況下，人工查看后確認無缺陷則可以不做返修處理工作。而自動檢測系統(tǒng)在批量生產(chǎn)運行過程中，還表現(xiàn)出額外的效果與優(yōu)勢，比如減少了人工勞動力，降低了人力標準，提高了生產(chǎn)的自動化效果等。

在傳統(tǒng)的報交線上，工人需要負責兩方面的工作，既要負責對缺陷的檢測，又要在發(fā)現(xiàn)缺陷后及時進行處理，因而導致在檢查與處理過程中需要消耗更多的時間。與此同時，由于人工檢測還存在較多的缺陷漏檢情況，因此在正常的生產(chǎn)流程中，還容易造成二次返修缺陷的問題。但是上述情況在自動檢測系統(tǒng)應用下可以有效避免，返修工人不需要進行檢測的工作，而只需要對缺陷進行處理即可，由此實現(xiàn)了更精細化的分工，可以實現(xiàn)降低缺陷漏檢、提升檢測質(zhì)量的目標。

4? 結(jié)語

隨著工業(yè)科技的進一步發(fā)展，汽車涂裝生產(chǎn)技術(shù)與檢測流程也會持續(xù)升級，逐步向高智能化與全自動化發(fā)展。因此在機器視覺輔助下，汽車車身涂膜表面質(zhì)量的自動化檢測技術(shù)展現(xiàn)出重要的應用價值，其通過機器功能代替了人工檢測的過程，不僅可以進一步防止缺陷遺漏，而且還能有效提升車身的油漆質(zhì)量，甚至還通過降低勞動強度，提升了生產(chǎn)線的自動化率，是全面促進汽車質(zhì)量檢測過程工作效率的重要支持，也必將成為未來車廠的重要發(fā)展趨勢。

參考文獻：

[1]簡云久，鄧濤.淺談影響汽車涂裝質(zhì)量因素與管控方案[J].汽車實用技術(shù)，2020（05）：202-204.

[2]王楓，王娟.淺談汽車涂裝工藝和質(zhì)量控制[J].汽車實用技術(shù)，2020（06）：129-131.

[3]柯聰，董蓓.汽車涂裝免中涂工藝對鋼板表面質(zhì)量要求的影響[J].武漢工程職業(yè)技術(shù)學院學報，2016，28（04）：27-29.