使用康耐视VisionPro视觉软件对三元催化器过滤孔的通透性进行检测

2011年8月26日，中科院城市环境研究所与北仑区政府正式签约共建中科院宁波城市环境观测研究站（以下简称研究站）。研究站将立足宁波市，辐射长三角，面向生态环境保护、城市生态科学和环境科学与技术的发展研究，开展城市环境长期观测研究、城市生态环境与健康、城市环境治理与修复技术、环境治理工程与循环经济、城市规划与环境政策研究与开发以及技术转移、转化和规模产业化。研究站由研究站本部、分布在城市及周边区域的数个观测点以及流动观测设施等构成。

三元催化器过滤孔的通透性检测难题

三元催化器是安装在汽车排气系统中最重要的净化环保装置，它可将汽车尾气排出的有害气体，通过氧化和还原作用，转变为无害的二氧化碳、水和氮气。催化剂芯体由很细小的蜂窝结构材料组成，如果过滤孔被堵塞或通透性不佳，将直接影响三元催化器尾气净化的功效。因此，在产品出厂前必须对其进行堵孔检测，以保证符合标准。 由于芯体加工工艺的要求，过滤孔密度较高，且过滤孔的深度较大，人工检测方式存在很大的疏漏，效率低、主观性强、成本高，对通透性检测更是无能为力。而传统的图像测量技术采用普通的打光方式和镜头组合下的成像效果，过滤孔通透性差，发光不均匀，边缘畸变严重，适应性差。

  三元催化器

  “本次研究的课题是汽车三元催化器，但是其过滤孔的通透性不一致，导致有部分产品没有达到质量标准认证。而传统检测方法由于三元催化器材质的问题，打光难度大，只能照亮部分工件区域，效果一直不好。而且还有工件种类较多，机械定位不准、不易调节等问题。”研究站的电气工程师指出，“我们了解到机器视觉技术有可能帮助解决此类问题，于是就想借助视觉产品来检测三元催化器的通透性，从而把不达标的产品筛查出来，使最后的成品都能达到质量标准认证，让客户对产品更放心。”

康耐视工业相机配合VisionPro软件的解决方案

对此，研究站的工程师们针对过滤孔的通透性检测问题，开展了专项课题研究，对能满足检测要求的方法做了充分的比较和分析，最终决定采用先进的机器视觉技术。 但是，他们对机器视觉厂商并不熟悉，于是就咨询了其机器人供应商。“他们推荐了康耐视品牌，因为机器人供应商就使用了较多的康耐视产品，对技术性能、解决方案能力和服务质量很是推崇。”研究站的电气工程师讲道，“于是，我们就联系上了康耐视公司，并进行了多次沟通和交流。”

康耐视在了解到研究站的技术需求后，就立即派工程师赶赴现场考察。之后，康耐视工程师给出了康耐视工业相机配合VisionPro软件的解决方案。在测试验证中，工程师们借助合适的光源和图像叠加工具，对30次拍照合成的图像再次进行图像处理，并把最终得到图像通过FindCircle、Fixture、Blob等工具，就准确得出了产品过滤孔的通透率。  

检测三元催化器过滤孔的通透性

“取图效果达到了最好，通过定位工具能够精准的找到检测区域，在图像处理工具的帮助下，检测精度大大提高，而且易用性很强的Cognex Designer软件大大加快了开发周期以及降低了维护难度。”研究站的电气工程师高兴地表示，“康耐视的解决方案非常全面，我们很满意检测效果，就当即决定与康耐视合作，来解决研究站三元催化器研究项目中的堵孔检测挑战。”

产品合格率提升了30%以上 目前，在康耐视专业的机器视觉方案支持下，研究站的三元催化器产品的通透性检测效率、检测精度和稳定性等各项技术指标得到极大改善“通过康耐视视觉系统检测出过滤孔的通透性，让我们能准确地筛选出不符合质量标准认证的产品，然后将其返工再次加工，直至能够达到标准。”研究站的电气工程师指出，“通过这一检测过程，产品质量得到了飞跃性变化。不但产品合格率提升了30%以上，而且全天24小时的自动化检测大大增加了产量和生产效率。”

  检测程序                                 最终界面

据他介绍，借助 VisionPro，工程师们可以通过任意相机或图像采集卡使用功能较强的视觉软件。而 Cognex Designer更是可以让开发人员能够更方便地利用功能较强的 VisionPro工具库的全部优势，模块图的图形化编程环境方便应用程序维护。在Cognex Designer的支持下，无需编写脚本或编程就可以轻松开发、部署和维护视觉应用。

另外，让研究站的电气工程师感触更深的是康耐视周到细致的服务。在设备调试过程中，由于研究站最初的产品种类不齐全，耽误了康耐视工程师好几天的时间。但是，他们在等待期间并不感到不耐烦，反而很耐心地指导研究站的工程师们如何操作相机，培养工程师独立上手的能力。

“这让我们对康耐视品牌的印象非常好，而且康耐视工程师还讲解了很多技术知识，让我们深入了解了机器视觉领域，以及未来可能会用到的视觉方案，如定位抓取、机器引导、瑕疵检测等，这让我们对未来的项目有了更大的期待，希望以后会有更多的机会和康耐视进行合作！”研究站的电气工程师最后评价说，“这次与康耐视的合作非常愉快，我们会将康耐视解决方案推荐给用户以及合作伙伴，也希望康耐视把研究站的产品介绍给别的厂家，让我们共同携手进步！”