圖7：輔助模板 - 檢測插針周圍區域以及是否有粘附碎屑若插針上有冗余金屬或金屬碎屑，其圖像上就會有黑色像素出現而通不過輔助模板工具檢測。

外形尺寸及誤差是由"量規"（Gauges）等工具檢測。量規工具有像素精度和亞像素精度兩種。對于常見的典型沖壓件缺陷，像素精度級量規就能達到較令人滿意的檢測效果。例如，視野范圍為13mm x 10mm的圖像能使系統達到 +/- 0.0203mm的檢測分辨率（13mm/640像素數 = 0.0203 mm/像素）。顯然，圖像視野越小，系統分辨率越高。

Sub-pixel Line Gauge Tool (亞像素量規) 檢測精度能達到1/4像素（標準差）。它可以完成同一目標物的多個檢測項目，也可多次執行同一檢測項目。即定義一種檢測項目并使其在某個選定圖像區域內重復執行。特別是對于沿一個系列中心檢測多個目標的任務，該功能非常有效。Sub-pixel Line Gauge Tool采用連通性分析算法來檢測圖像邊緣，可達到亞像素級的檢測精度。系統做初始化時，用戶即可在 "金規"（即標準零件）圖像上指定兩條邊緣并告訴系統測量這兩條邊緣線之間的距離。之后的實際生產檢測中，系統將測量每個零件相應的邊緣線之的距離，如果這個距離在給定范圍內，檢測通過；否則不予通過。那么視覺系視覺能檢測哪些尺寸誤差呢？這個問題將完全取決于所檢測圖像的實際狀況。圖8標出了一組Sub-pixel Line Gauge Tool的ROI的位置，以及制造商希望能被檢測的幾種典型尺寸。

圖8：Sub-pixel Line Gauge Tool　- 檢測外形尺寸的誤差
（一組Sub-pixel Line Gauge Tool 的ROI 的位置，用以測量插針多個截面的
寬度和縱向總長）"反差工具"（Contrast Tool）可以用來檢測多種前面已討論過的質量缺陷。該工具利用ROI來判斷區域內的灰度級是否存在反差 - 有反差則可證實目標特征存在，無反差則表明目標特征（如金屬碎屑）不存在。

上述各種視覺檢測工具一旦開始運行，系統將通過內置的Opto22輸出模塊把檢測結果（成功/失敗的信號）送到生產線上其它設備。例如在一個典型的沖壓件質量檢測實例中，若視覺系統檢測到一個有缺陷的零件，則檢測失敗信號會立刻送到沖壓機控制器以停止沖壓機運行。同時，操作人員會收到一個示警信號。只有在造成質量缺陷的原因查明并解決之后，操作人員才能開動沖壓機重新生產。

上述各種視覺檢測工具的檢測結果還將被收集并顯示在操作屏幕上；或者為了進一步的統計分析而輸出到運行于主機上的其它軟件，如電子數據表格或統計過程控制（SPC）程序。

3.2.3 視覺檢測系統編程

PPT所有型號的機器視覺系統都裝有PPT的視覺程序管理軟件 - VPM (Vision Program Manager)。VPM采用圖形化的編程語言，使用戶不必掌握計算機編程語言就能極為自由地創建各種視覺檢測程序。VPM有兩種截然不同的運行模式：編輯模式（Edit Mode）和 執行模式（Run Mode）。

編輯模式下，用戶首先編輯檢測程序以指示視覺系統該做些什么。在此過程中，用戶不必敲入一行行的指令代碼，只需抓取各種圖標并將它們拖放組合到一起成為可視化的流程圖。這里的每個圖標都代表了一種基本的機器功能。用戶還可以用各種顏色的線條連接這些圖標，以此指明整個檢測過程中的執行順序和數據流動路線。最后，設置每個圖標特定的功能參數。

編輯完檢測程序后，用戶可創建自己個性化的 "控制面板"（Control Panels）。這些面板是供車間操作人員在生產線上使用的。利用前述創建檢測程序時所用的點擊組合方式，用戶在很短時間之內就能創建這些面板。一個面板中所有組件的形狀、位置、標識和顏色都可按照用戶喜好進行修改；多個面板也可同時創建并鏈接在一起。用戶可以完全自主地設計操作面板，并加密碼保護，以限制車間操作人員對檢測程序干與能力。

VPM通常都在執行模式下運行。上述控制面板此時將被顯示并激活，車間操作人員通過集成安裝的觸摸屏使用該控制面板。通過觸摸屏上的各種按鈕，操作人員能夠啟動視覺檢測系統、使系統離線運行、加載各種檢測文件以及系統設計者所設置的所有其它功能。

前文所述的沖壓件質量檢測系統的流程可以用VPM的圖形化編程語言給出，如圖9所示。Camera Tool - 整個檢測流程由攝像機工具開始，
Origin Tool - 原點工具確定零件在視野中的位置，
Template tools - 模板工具，
Sub-pixel Line Gauge Tool
Parallel Output Tool - 若任何檢測工具檢測失敗，并行輸出工具向沖壓機發送"停機"信號。

攝像機工具（Camera Tool）指定整個檢測流程由攝像機開始。原點工具（Origin Tool）確定每個插針在攝像機視野中的位置和角度，并將此信息提供給后續各個檢測工具。兩組模板工具（Template Tool）分別檢測插針是否存在變形、扭曲或金屬碎屑和觸點形狀的一致性。亞像素量規（Sub-pixel Line Gauge）檢測插針有關的形狀尺寸誤差是否合格。一個量規工具就可以度量出幾個尺寸數據。

圖中的流程線規定了所有檢測工具的執行順序，即只有當前一個工具檢測通過后，后一個工具才可以執行。如果任何一個工具檢測不能通過，那么并行輸出工具（Parallel Output）將按照流程線規定向沖壓機控制器送出失敗信號，沖壓機立即停止運行。盡管所有的檢測工具都有各自的檢測失敗/成功/執行的計數器，但每個零件的檢測都會首先觸發原點工具，所以總的檢測零件數將由原點工具(Origin Tool) 的執行計數器給出。

3.2.4 安裝視覺檢測系統可能遇到的問題

安裝一套視覺檢測系統時大多會遇到一些問題。以前，PPT在安裝沖壓件質量檢測系統時就多次遇到過同一個障礙：當物料運輸機構清理干凈后，攝像機和頻閃燈就能馬上安裝在卷帶輪前方，然而在試運行時竟出現系統的檢測速度明顯跟不上生產節拍 - 盡管此時沖壓連續生產的速度并沒有超出系統檢測速度的極限。經過分析研究發現，這種 "超速"（Overrun）問題是由于卷帶輪不規則的轉速所引起。當運輸金屬帶出現松弛時，卷帶輪加速運轉以張緊運輸帶；松弛一旦消除，卷帶輪的轉速又放慢下來。由于卷帶輪設計上的轉速總是落后于運輸帶，因此每次卷帶輪張緊運輸帶后減速都重新造成運輸帶的大段松弛。其結果導致了運輸帶通過視覺檢測系統導引塊時不規則、突然地加速運動，有時甚至超出了視覺系統的檢測速度極限。"超速"問題的解決方法是仔細地調整卷帶輪的轉速。只要能消除運輸金屬帶運動過程中的不規則突變，視覺檢測系統就能夠保持與沖壓生產速度的同步。

殘留在插針上的潤滑油給視覺檢測系統帶來另一個問題。金屬帶在通過沖壓過程中需要足夠的潤滑，可是這些潤滑油滴也會經常粘附在沖壓后的插針上。若它們被視覺檢測系統誤認為是金屬粘附碎屑，則將導致檢測誤判。為了解決這個問題，可以在插針觸點未到達檢測系統之前安裝一副氣流噴掃裝置以清除零件上殘留的潤滑油。

4. 總結

當前，機器視覺系統為電子連接器制造工業中四個階段（沖壓、電鍍、注塑和組裝）的質量檢測提供了非常出色的解決方案。以沖壓工藝為代表的高速制造過程要求檢測系統有極高的檢測速度，這一直是制約電子連接器制造工業實現全面自動化質量檢測的主要障礙。可喜的是，得益于攝像和圖像處理技術的進步，視覺系統今天終于有足夠的能力達到10,000件/分鐘的在線檢測速度。

與此同時，機器視覺系統應用技術的進步使得其使用已極為方便。值得注意的是，當評估在生產線上安裝機器視覺系統的可行性時，電子連接器的主要制造商們越來越多地把機器視覺系統易于安裝維護作為了一個主要的因素來考慮。

過去的五年中，許多成功安裝的機器視覺系統已開始在市場上出現。這些已在電子連接器制造業中安裝使用的視覺系統極大地減少了廢品率，防止了質量不合格產品到達客戶手里，為制造商帶來了豐厚的投資回報。多數情況下，用于安裝視覺系統的投資在幾個月里就能夠收回。