在汽車生產(chǎn)制造中，有很大一部分金屬零件采用沖壓加工成型的方法得到，沖壓工藝是汽車生產(chǎn)的一種重要工藝方法。沖壓加工具有生產(chǎn)效率高、成本低、精度一致性好和材料利用率高等特點。

車身上的各類覆蓋件，車內(nèi)支撐件等大量的汽車零部件都采用沖壓工藝加工制造，沖壓件在汽車零部件中占有很大比例，所以沖壓加工方式的水平和能力，在很大程度上決定著我國汽車制造的成本和質(zhì)量，也影響著其他包含沖壓加工生產(chǎn)的行業(yè)的技術(shù)進步。

汽車沖壓件在沖壓成型過程中，由于模具配合和振動等原因，經(jīng)常出現(xiàn)表面起皺、面畸變、局部凹陷及凸起等現(xiàn)象，導(dǎo)致汽車沖壓件表面產(chǎn)生較大的形狀誤差，甚至成為廢品，典型的幾類沖壓件表面缺陷如圖所示：

各類沖壓缺陷的存在會對沖壓件的使用造成不同程度的影響，如汽車車身外覆蓋件的表面質(zhì)量直接影響噴漆后局部目視效果，影響產(chǎn)品的外觀和后續(xù)銷售。

汽車沖壓件檢測現(xiàn)狀

目前在汽車沖壓件生產(chǎn)中，對沖壓件表面質(zhì)量的檢測主要有目視檢測、觸摸檢測、油石打磨、涂油檢測和檢具檢測等方法。

其中，目視檢測主要用于可視結(jié)構(gòu)的檢測，如料邊和棱線；觸摸檢測主要用于表面凸起和凹陷的檢測；油石打磨用于檢測外表面缺陷；檢具檢測用于孔徑和特殊孔的檢測，幾種傳統(tǒng)的沖壓件表面質(zhì)量檢測方法如圖所示。

傳統(tǒng)的沖壓件表面缺陷檢測方法具有如下不足：

1）檢測效率低，結(jié)果不可靠

傳統(tǒng)的汽車沖壓件缺陷主要依靠檢驗人員目視檢測，需要專門的檢測人員進行檢測，時間和精力投入都很大，檢測的結(jié)果容易受到檢測人員的主觀性影響，不同的檢測人員得到的檢測結(jié)果差異較大，可靠性較差，可信度低；

2）質(zhì)量跟蹤比較困難

傳統(tǒng)檢測方法的結(jié)果粗糙，缺少標(biāo)準的、量化的指標(biāo)來評價汽車沖壓件的質(zhì)量。同時，檢測數(shù)據(jù)的缺失使得后期建立完整的質(zhì)量跟蹤體系存在著很大的難點，不利于沖壓工藝方法的進步；

3）產(chǎn)品數(shù)字化集成困難

由于傳統(tǒng)的沖壓件檢測方法存在的缺點，檢測過程和結(jié)果過于依靠檢測人員的工作經(jīng)驗，檢測數(shù)據(jù)也不能及時錄入檢測部門的數(shù)據(jù)庫這就為企業(yè)不同部門之間的技術(shù)交流增加了困難，甚至引起生產(chǎn)部門，技術(shù)部門和質(zhì)量部門之間的推諉糾纏，不利于企業(yè)的技術(shù)進步。

機器視覺檢測技術(shù)作為近些年來被廣泛使用的非接觸式檢測方法，在檢測效率和檢測精度方面有著其他檢測方法無法比擬的優(yōu)點，可以克服人工檢測容易視覺疲勞的缺點，特別適合大批量大規(guī)模生產(chǎn)的沖壓工藝產(chǎn)品表面缺陷檢測。

沖壓件表面缺陷分析

沖壓件作為汽車制造行業(yè)中應(yīng)用十分廣泛的零部件，其表面缺陷產(chǎn)生的機理與種類與其他金屬加工方式有所不同。

通常所說的冷沖壓工藝是在常溫條件下由安裝在沖壓機上的沖壓模具對金屬毛坯進行相關(guān)沖壓工序操作（如沖裁，拉延，成形，落料和沖孔等）獲得零部件的一種壓力加工方式，在不同的沖壓工序中，容易產(chǎn)生的各類沖壓缺陷也不盡相同。

汽車沖壓件常見的表面缺陷種類以及具體呈現(xiàn)形式如圖所示：

1）壓痕：壓痕缺陷產(chǎn)生的工序不確定，多是由于沖壓異物擠壓表面導(dǎo)致的。大多數(shù)情況為拉延工序時有物料導(dǎo)出不暢通，以至于殘留的廢料掉入模具內(nèi)使得下面工序擠壓導(dǎo)致了壓痕缺陷。

2）劃痕：此類缺陷產(chǎn)生的原因主要包括以下幾個方面，比如工件原材料本身的自帶缺陷，零件運輸過程中接觸干涉導(dǎo)致的缺陷，成品裝箱接觸刮碰產(chǎn)生，加工工位需要轉(zhuǎn)運摩擦碰撞產(chǎn)生；

3）少孔：此類缺陷產(chǎn)生的原因包括沖頭漏裝或折斷，沖壓件少孔是產(chǎn)品設(shè)計和要求所不允許的；

4）邊緣缺料：沖壓件邊緣缺料缺陷發(fā)生在拉延工序，主要原因是由于模具與沖壓件定位有誤差，沖壓位置不準確，或者是材料流動速度偏快導(dǎo)致了缺料缺陷

光源系統(tǒng)分析

選擇和設(shè)計光源系統(tǒng)的規(guī)律和原則主要包括包括以下幾個方面：

1）增強待處理的物體特征；

2）減弱非檢測目標(biāo)的物體和降低相關(guān)噪聲；

3）不引入額外的干擾特征。

沖壓件表面壓痕和劃痕缺陷的打光方式較為復(fù)雜，主要原因有兩方面：一方面是待測工件表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，表面光亮，反光情況嚴重；另一方面是缺陷細微，難以通過照明突出。

針對可能包含少孔缺陷和邊緣缺料缺陷的工件的打光對比試驗，采取了以下打光方式：

環(huán)形光源照明方式

環(huán)形紅光照明效果

檢測要求及相機選擇

選擇合適的工業(yè)相機首先應(yīng)當(dāng)考慮的是相機的分辨率，相機像素精度的選擇方法可以依據(jù)一個方向視野的大小除以單方向分辨率得到，即相機單方向分辨率=單方向視野范圍大小÷理論精度。

本文所研究的汽車沖壓外觀件和結(jié)構(gòu)件尺寸以及其缺陷大小尺寸見表：

結(jié)合檢測缺陷任務(wù)，功能件需要整體拍攝并在視野范圍內(nèi)識別缺陷，而針對外觀件來說，其尺寸較大，缺陷較小，不能整體拍攝（工件占全視野），并根據(jù)在大視野范圍內(nèi)識別小缺陷。

本文先按照功能件缺陷大小選擇相機分辨率，再用外觀件驗證。按照目標(biāo)物體占到視野百分之七十計算，單方向分辨率：

200÷5÷0.7=57.14

假設(shè)選擇130萬像素（1280×1024）相機，拍攝外觀件時視野范圍內(nèi)外觀件大小為X，則有：

X÷0.2≤1024÷3

X為68.27，意味著視野范圍內(nèi)包含的外觀件單方向尺寸不超過68.27mm，即可有效穩(wěn)定識別劃痕和壓痕。

圖像采集硬件平臺

外觀缺陷檢測

表面壓痕檢測

包含壓痕和劃痕缺陷工件表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，曲面特征較多，不同的打光效果會對拍攝效果造成很大影響。

最終識別出的壓痕缺陷等效橢圓短半軸長為4.94128，長半軸為30.9174，面積為453（圖中紅色缺陷，對應(yīng)實際工件缺陷寬度為1毫米。

沖壓件壓痕初始圖像

沖壓件壓痕缺陷圖像

表面劃痕檢測

沖壓件表面劃痕的特點是比壓痕更加細微，肉眼檢測需要從側(cè)面調(diào)整角度觀看才行，而且肉眼檢測大量工件會造成視覺疲勞，從而導(dǎo)致漏檢、誤檢。

采取紅色無影光源側(cè)向打光，突出待檢測部位劃痕，使得劃痕缺陷成為高亮度特征。

沖壓件劃痕缺陷初始圖像

沖壓件劃痕缺陷識別圖像

檢測出的劃痕缺陷區(qū)域等效橢圓短半軸長為4.3264，長半軸為93.1809，面積為1009。按照寬度為0.2毫米，在此檢測環(huán)境下，可以檢測的劃痕最小寬度為0.1毫米。