目前，全球的先進(jìn)汽車制造廠，除了個(gè)別的環(huán)節(jié)之外，已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了制造過(guò)程的全自動(dòng)化。在生產(chǎn)線上，只見(jiàn)上千臺(tái)機(jī)器人揮舞著機(jī)械臂，進(jìn)行汽車制造的全流程加工，有的工廠甚至能做到一分鐘生產(chǎn)一輛汽車。
然而，有一個(gè)環(huán)節(jié)還得靠人工的深度參與，那就是汽車零部件表面缺陷的檢測(cè)。如果每個(gè)部件的缺陷沒(méi)有及時(shí)檢測(cè)出來(lái)，那么裝配好的汽車就會(huì)不合格。由于自動(dòng)檢測(cè)的精度和速度跟不上，這個(gè)環(huán)節(jié)現(xiàn)在還得靠大量的人工來(lái)完成的。
▲有瑕疵的汽車配件
汽車零部件表面缺陷的檢測(cè)是產(chǎn)品質(zhì)量控制的重要組成部分。汽車設(shè)計(jì)需要兼顧制造性和藝術(shù)性，由于造型設(shè)計(jì)方面的主客觀因素，零部件表面坑包、麻點(diǎn)、隱裂、臟污等缺陷時(shí)有發(fā)生，然而這些通常都很細(xì)微，難以通過(guò)肉眼發(fā)現(xiàn)。
目前，國(guó)際上主要通過(guò)機(jī)器人的不斷掃描，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車零部件表面缺陷的檢測(cè)，檢測(cè)速度卻只是44秒/件，檢測(cè)線更是長(zhǎng)達(dá)100多米。然而面對(duì)這樣的行業(yè)實(shí)際限制，不少汽車制造廠商對(duì)缺陷的檢測(cè)速度與檢測(cè)線長(zhǎng)度提出了更高的要求。
此前，某高端汽車制造廠商提出了將檢測(cè)速度縮減到每件幾秒以內(nèi)，檢測(cè)線縮短到2米之內(nèi)的要求。面對(duì)這樣“嚴(yán)苛”的要求，世界頭部的美國(guó)、德國(guó)技術(shù)團(tuán)隊(duì)對(duì)此也表示束手無(wú)策。后來(lái)，他們找到了南京云創(chuàng)大數(shù)據(jù)科技股份有限公司，希望能夠攻克這項(xiàng)難題。
于是，南京云創(chuàng)大數(shù)據(jù)科技股份有限公司與其專項(xiàng)戰(zhàn)略合作方——南京格奧光電科技有限公司，聯(lián)合必勝途(蘇州)工程科技有限公司，突破了一項(xiàng)又一項(xiàng)技術(shù)難題，取得的亮眼研發(fā)成果令這家高端汽車制造廠商頗為贊賞。
▲三方團(tuán)隊(duì)合影留念
在研發(fā)初期，技術(shù)團(tuán)隊(duì)先是嘗試使用了激光網(wǎng)格+CCD相機(jī)檢測(cè)的方式，但其無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)毫米級(jí)以下的缺陷，檢測(cè)精度不是很理想。
后來(lái)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)改用電子放大鏡檢測(cè)的方式，但這種方式無(wú)法檢測(cè)區(qū)域性凹陷等缺陷。于是，技術(shù)團(tuán)隊(duì)也放棄了這種檢測(cè)方式，并繼續(xù)尋找其他在速度、精度等方面表現(xiàn)更搶眼的檢測(cè)方式。
研發(fā)過(guò)程
確定“掃描＋3D建模”方式
經(jīng)過(guò)對(duì)上述兩種檢測(cè)方式弱勢(shì)和不足的反思，技術(shù)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)深入研討，采用了3D建模的方式。該方案使用自研的多光譜掃描儀對(duì)汽車零部件表面進(jìn)行掃描并建立3D模型，然后與預(yù)建立的標(biāo)準(zhǔn)件3D模型進(jìn)行對(duì)比，高度誤差超出預(yù)設(shè)閾值的區(qū)域即認(rèn)定為缺陷區(qū)域，然后根據(jù)缺陷區(qū)域的點(diǎn)云分布判定缺陷類型和等級(jí)。
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▲多光譜掃描儀，也可用于各種物體的3D建模
▲多光譜掃描儀技術(shù)參數(shù)
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▲掃描演示
▲掃描之后的高程圖，用不同的顏色表示Z軸的高度
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▲掃描結(jié)果
借助上圖，我們不難看出，3D掃描精度非常高。標(biāo)注數(shù)字可以清晰地表示出精度可達(dá)幾十微米，根據(jù)點(diǎn)云分布可以看出對(duì)筆跡等型面高度變化微小的問(wèn)題也能有效區(qū)分。
▲甚至可以看出上面畫(huà)線的高度
▲對(duì)微小缺陷的掃描區(qū)分能力
在具體的檢測(cè)工作流程中，先是利用多光譜掃描儀進(jìn)行3D掃描并建模，然后利用強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理產(chǎn)品，再借助智能分析識(shí)別技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)精度、速度和準(zhǔn)確率方面的不俗表現(xiàn)。
▲工作流程圖
識(shí)別解決方案一
二維化
通過(guò)某種映射算法將3D點(diǎn)云轉(zhuǎn)化為灰度圖像，使用深度學(xué)習(xí)模型定位出灰度圖中的劃痕、凹凸區(qū)域，并計(jì)算它們的實(shí)際尺寸，將劃痕等區(qū)域坐標(biāo)逆向映射至3D點(diǎn)云。主要技術(shù)指標(biāo)如下：
●檢測(cè)精度：
100微米
●檢測(cè)速度：
約5秒，有望優(yōu)化到1秒以內(nèi)
●檢測(cè)準(zhǔn)確率：
99.3%
▲識(shí)別結(jié)果中的檢測(cè)劃痕等異常區(qū)域
識(shí)別解決方案二
三維點(diǎn)云
根據(jù)三維點(diǎn)云中的每個(gè)點(diǎn)與其鄰域點(diǎn)在三維方向上的間距判定該點(diǎn)是否異常。沖壓件表面常見(jiàn)的缺陷如凸點(diǎn)、凹陷、劃痕等都會(huì)造成區(qū)域點(diǎn)云間距異常，分析這些異常即可判定缺陷類型及大小。主要技術(shù)指標(biāo)如下：
●檢測(cè)精度：
X/Y方向：
Z方向：
●檢測(cè)速度：
100cm*65cm區(qū)域，約5秒，有望優(yōu)化到1秒以內(nèi)
●可檢測(cè)類型：
凸點(diǎn)、凹坑、劃痕、開(kāi)裂等
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▲檢測(cè)結(jié)果中，不同的顏色代表了不同的缺陷尺寸，由藍(lán)到紅表示缺陷區(qū)域在逐漸增大
▲電腦上對(duì)瑕疵的展示，可以通過(guò)VR眼鏡進(jìn)行查看
借助汽車零部件表面缺陷檢測(cè)技術(shù)，可以形成各零部件的產(chǎn)品質(zhì)量缺陷庫(kù)，以便運(yùn)用于后續(xù)車型的前期開(kāi)發(fā)中，將缺陷解決在設(shè)計(jì)階段，降低制造成本。同時(shí)，也可通過(guò)大數(shù)據(jù)的歸類分析，制定降低沖壓線停機(jī)率的切實(shí)有限舉措。
汽車制造可以99%交給機(jī)器人完成，現(xiàn)在剩下的那1%也快補(bǔ)上了！
▲系統(tǒng)裝配到生產(chǎn)線后效果圖
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