转子铁芯弹片视觉检测

针对汽车转子铁芯弹片排布缺陷人工检测效率低、精度不足的问题,设计了一种半卧式侧向非接触视觉检测方案。依托光线反射原理采集弹片光斑图像,结合ROI提取、滤波、模板匹配等图像处理技术,构建FDDAM-RC缺陷评估模型。经实测,系统检测准确率达 98.05%、漏报率为0,可有效识别多片、少片、叠片等缺陷,现已落地工业产线,提升了生产检测效率与品控水平。

[视觉检测]

  • 亚像素边缘提取
  • 相机标定校正
  • 三维重建测量
  • 远心光学成像
  • 立体双目视觉
  • 几何尺寸拟合
  • 高精度位移测量
  • 激光线扫测量
  • 畸变误差补偿
  • 在线视觉计量

转子铁芯弹片视觉检测

针对汽车转子铁芯弹片排布缺陷人工检测效率低、精度不足的问题,设计了一种半卧式侧向非接触视觉检测方案。依托光线反射原理采集弹片光斑图像,结合ROI提取、滤波、模板匹配等图像处理技术,构建FDDAM-RC缺陷评估模型。经实测,系统检测准确率达 98.05%、漏报率为0,可有效识别多片、少片、叠片等缺陷,现已落地工业产线,提升了生产检测效率与品控水平。

[视觉检测]

研究背景

新能源汽车驱动电机的转子铁芯依靠弹片固定磁钢,弹片排布出错会造成磁钢脱落、电机烧毁等严重故障。由于弹片尺寸小、数量多,传统人工目检效率低、易漏检;超声波、电磁、射线等常规检测手段,也难以兼顾精度、速度与无损检测要求。为此,我们采用机器视觉技术,研发自动化检测方案,适配工业量产需求。

研究背景

新能源汽车驱动电机的转子铁芯依靠弹片固定磁钢,弹片排布出错会造成磁钢脱落、电机烧毁等严重故障。由于弹片尺寸小、数量多,传统人工目检效率低、易漏检;超声波、电磁、射线等常规检测手段,也难以兼顾精度、速度与无损检测要求。为此,我们采用机器视觉技术,研发自动化检测方案,适配工业量产需求。

检测系统整体设计

通过搭建半卧式侧向非接触视觉检测装备,规避传统设备积灰、上料困难等问题。系统硬件由CMOS工业相机、专用镜头、条形光源、旋转平台、控制系统组成。结合弹片结构参数完成硬件选型,并依据光学原理确定相机、光源与工件的相对位置。

检测系统整体设计

通过搭建半卧式侧向非接触视觉检测装备,规避传统设备积灰、上料困难等问题。系统硬件由CMOS工业相机、专用镜头、条形光源、旋转平台、控制系统组成。结合弹片结构参数完成硬件选型,并依据光学原理确定相机、光源与工件的相对位置。

  • 弹片结构实物图

  • 弹片检测系统结构图

  • 弹片结构实物图

  • 弹片检测系统结构图

检测流程为:工件上料定位后,旋转平台带动转子依次转动至各个检测工位,逐组采集图像,算法完成缺陷判定;检出缺陷立即停机下料,无缺陷则继续检测直至完成全检。

检测流程为:工件上料定位后,旋转平台带动转子依次转动至各个检测工位,逐组采集图像,算法完成缺陷判定;检出缺陷立即停机下料,无缺陷则继续检测直至完成全检。

  • 转子铁芯弹片检测系统流程图

  • 弹片缺陷图像处理及判断流程

  • 转子铁芯弹片检测系统流程图

  • 弹片缺陷图像处理及判断流程

图像处理与缺陷检测算法

1.图像预处理
首先对原图做感兴趣区域(ROI)裁剪,剔除无效背景;再使用双边滤波去除噪声,同时保留弹片边缘细节;最后通过对比度增强算法提升光斑与背景的区分度,优化图像质量。

2.光斑提取
采用归一化互相关模板匹配算法定位弹片光斑,结合灰度阈值分割精准划分光斑区域,有效区分多片、少片、间隔片、叠片四类典型缺陷。

3.缺陷评估模型(FDDAM-RC)
收集合格产品图像建立标准样本库,统计弹片光斑面积、相邻间距等核心参数,计算各项指标的中位数并设定上下阈值。从光斑面积、面积差、间距、间距差四个维度建立判定规则,只要任意一项超出阈值,即判定为排布缺陷。

图像处理与缺陷检测算法

1.图像预处理
首先对原图做感兴趣区域(ROI)裁剪,剔除无效背景;再使用双边滤波去除噪声,同时保留弹片边缘细节;最后通过对比度增强算法提升光斑与背景的区分度,优化图像质量。

2.光斑提取
采用归一化互相关模板匹配算法定位弹片光斑,结合灰度阈值分割精准划分光斑区域,有效区分多片、少片、间隔片、叠片四类典型缺陷。

3.缺陷评估模型(FDDAM-RC)
收集合格产品图像建立标准样本库,统计弹片光斑面积、相邻间距等核心参数,计算各项指标的中位数并设定上下阈值。从光斑面积、面积差、间距、间距差四个维度建立判定规则,只要任意一项超出阈值,即判定为排布缺陷。

实验与参数优化

为保证成像质量,开展光学参数试验:确定最佳光照角度 165°、物距控制在 300mm 以内;结合景深与图像清晰度测试,选定镜头光圈 F16、曝光时间 26ms、光照强度7×103lx。 实验选取1588张现场图像作为测试集,包含1523 个合格样本、65个缺陷样本。测试结果显示,系统检测准确率98.05%,漏报率为0,仅存在少量误报,对各类弹片排布缺陷均具备稳定识别能力。

实验与参数优化

为保证成像质量,开展光学参数试验:确定最佳光照角度 165°、物距控制在 300mm 以内;结合景深与图像清晰度测试,选定镜头光圈 F16、曝光时间 26ms、光照强度7×103lx。 实验选取1588张现场图像作为测试集,包含1523 个合格样本、65个缺陷样本。测试结果显示,系统检测准确率98.05%,漏报率为0,仅存在少量误报,对各类弹片排布缺陷均具备稳定识别能力。

  • 镜头、弹片组与光源位置示意图

  • 物距对光照强度的影响

  • 镜头、弹片组与光源位置示意图

  • 物距对光照强度的影响

  • 物距、曝光时间和光照强度对图像清晰度的影响

  • 弹片光斑分割流程

  • 物距、曝光时间和光照强度对图像清晰度的影响

  • 弹片光斑分割流程

缺陷提前情况

缺陷提前情况

结论与应用

本设计的机器视觉检测系统与FDDAM-RC模型,可自动完成转子铁芯弹片全检。整套方案自动化程度高、检测速度快,完全适配产线生产节拍。目前该设备已正式应用于新能源汽车转子铁芯自动化产线,不仅降低人工劳动强度,还提升了产品质量管控能力,可为同类小型精密零部件缺陷检测提供参考。

结论与应用

本设计的机器视觉检测系统与FDDAM-RC模型,可自动完成转子铁芯弹片全检。整套方案自动化程度高、检测速度快,完全适配产线生产节拍。目前该设备已正式应用于新能源汽车转子铁芯自动化产线,不仅降低人工劳动强度,还提升了产品质量管控能力,可为同类小型精密零部件缺陷检测提供参考。

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