模具行業(yè)是一個(gè)傳統(tǒng)、復(fù)雜、充滿競(jìng)爭(zhēng)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(dòng)所困擾。雖然自動(dòng)化檢測(cè)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(jué)檢測(cè)方面，還鮮有人對(duì)其做過(guò)專項(xiàng)攻關(guān)，因?yàn)榇蟛糠稚婕暗借T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(cè)設(shè)備很難在這種條件下完美運(yùn)行，所以許多鑄造企業(yè)的模具檢測(cè)方法仍然以人工檢測(cè)為主。

鑄造模具的缺陷在線檢測(cè)，是指安裝在沖床或者模具周邊的輔助檢測(cè)設(shè)備，能夠在第一時(shí)間檢測(cè)模具的表面缺陷，以判斷是否達(dá)標(biāo)，為下一輪生產(chǎn)做準(zhǔn)備。某結(jié)構(gòu)件鑄造企業(yè)，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，用于鑄造結(jié)構(gòu)件的模具在產(chǎn)品脫模后，可能會(huì)產(chǎn)生殘?jiān)舸嬖谀＞弑砻嫔希绻苯訉⒃撃＞哂糜谛乱惠喌纳a(chǎn)，會(huì)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(yàn)，因鑄造環(huán)境溫度較高（模具周邊溫度最高70℃，環(huán)境溫度可達(dá)50-60℃），對(duì)于檢驗(yàn)操作人員是一項(xiàng)極大的考驗(yàn)，且檢驗(yàn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)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(lái)機(jī)械視覺(jué)及設(shè)備可靠性防護(hù)方面的應(yīng)用，提出了一種可行的解決方案。

圖1待檢測(cè)的模具

此項(xiàng)目研發(fā)設(shè)計(jì)的自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備通過(guò)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及視覺(jué)系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)模具的自動(dòng)化檢測(cè)，在15s內(nèi)便完成一套模具的檢測(cè)流程，并能夠在線記錄檢測(cè)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。

圖2檢測(cè)設(shè)備示意圖

該設(shè)備主要由兩大部分構(gòu)成，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)及視覺(jué)系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括X軸運(yùn)動(dòng)模組、Y軸運(yùn)動(dòng)模組、Z軸運(yùn)動(dòng)模組及設(shè)備支撐系統(tǒng)；視覺(jué)系統(tǒng)采用Cognex工業(yè)視覺(jué)系統(tǒng)，攝像頭固定于運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)Y軸運(yùn)動(dòng)模組前端，通過(guò)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)換視覺(jué)系統(tǒng)的位置，采集模具表面的殘留物情況，與標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算機(jī)得出結(jié)論，實(shí)現(xiàn)模具表面的質(zhì)量檢測(cè)。

圖3視覺(jué)檢測(cè)軌跡示意圖

圖4設(shè)備工藝流程

設(shè)備可靠性及防護(hù)措施

（1）耐高溫作業(yè)。視覺(jué)系統(tǒng)采用耐高溫材料做防護(hù)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(cè)效果。

（2）檢測(cè)過(guò)程迅速高效。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)伺服電機(jī)控制運(yùn)行速度，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行線速度1000mm/s，運(yùn)行往返時(shí)間可控制在15s內(nèi)，實(shí)現(xiàn)模具的快速相片采集檢測(cè)。

（3）檢測(cè)過(guò)程智能化。設(shè)備自動(dòng)定位檢測(cè)點(diǎn)，對(duì)模具進(jìn)行無(wú)死角相片采集，并通過(guò)相片信息自動(dòng)鑒別質(zhì)量問(wèn)題，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

（4）大行程移動(dòng)平穩(wěn)。有效行程可達(dá)1500mm，模組采用鋁型材減輕重量，同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)接板焊接加強(qiáng)筋，可實(shí)現(xiàn)模組在有效行程內(nèi)的平穩(wěn)移動(dòng)，確保相片采集質(zhì)量。

圖5運(yùn)動(dòng)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(jiǎn)化，與鑄造設(shè)備互不干涉，便于運(yùn)維人員維護(hù)。

其實(shí)，鑄造模具表面缺陷自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)一直掌握在少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家公司手中，直接引入國(guó)外公司技術(shù)成本高昂，相對(duì)于我國(guó)大部分鑄造企業(yè)，很難承受其批量化生產(chǎn)的成本。所以北鋼聯(lián)提出的機(jī)器視覺(jué)在線模具自動(dòng)化檢測(cè)方案，即便不對(duì)鑄造設(shè)備本體進(jìn)行改造也可實(shí)現(xiàn)其功能，能晝夜無(wú)人值守完成檢測(cè)工藝，對(duì)具有模具檢測(cè)需求的企業(yè)來(lái)講顯得極為重要。隨著越來(lái)越多耐苛刻環(huán)境的高科技檢測(cè)儀器問(wèn)世，該方案中將集成更先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備，例如3D掃描、激光檢測(cè)、全息掃描等。通過(guò)機(jī)器人三維檢測(cè)系統(tǒng)與鑄造流水線的無(wú)縫銜接，真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的高效智能檢測(cè)，為模具鑄造行業(yè)現(xiàn)代化改造提供新的可能。