模具行業是一個傳統、複雜、充滿競爭的行業。企業每天都被緊張的工期、高精度的質量要求和頻繁的人員流動所困擾。雖然自動化檢測技術在各行各業都有建設成果，但是在模具表面缺陷的視覺檢測方面，還鮮有人對其做過專項攻關，因為大部分涉及到鑄造的工藝，往往伴隨著工況惡劣、高溫高壓、溼度較大、粉塵較大、干涉較多的情形，精密的檢測裝置很難在這種條件下完美執行，所以許多鑄造企業的模具檢測方法仍然以人工檢測為主。

鑄造模具的缺陷線上檢測，是指安裝在衝床或者模具周邊的輔助檢測裝置，能夠在第一時間檢測模具的表面缺陷，以判斷是否達標，為下一輪生產做準備。某結構件鑄造企業，在實際生產過程中，用於鑄造結構件的模具在產品脫模後，可能會產生殘渣留存在模具表面上，如果直接將該模具用於新一輪的生產，會造成下一輪產品的表面缺陷，影響合格率。採用人工的方式檢驗，因鑄造環境溫度較高（模具周邊溫度最高70℃，環境溫度可達50-60℃），對於檢驗操作人員是一項極大的考驗，且檢驗效率低、勞動強度大，造成人員流失率高，不利於鑄造生產的現代化發展。北鋼聯結合多年來機械視覺及裝置可靠性防護方面的應用，提出了一種可行的解決方案。

圖1 待檢測的模具

此專案研發設計的自動檢測裝置透過運動系統、控制系統及視覺系統的有機結合，可實現模具的自動化檢測，在15s內便完成一套模具的檢測流程，並能夠線上記錄檢測情況，反饋給中控室，有效提高了結構件產品的生產效率及產品質量。

圖2 檢測裝置示意圖

該裝置主要由兩大部分構成，運動系統及視覺系統。運動系統包括X軸運動模組、Y軸運動模組、Z軸運動模組及裝置支撐系統；視覺系統採用Cognex工業視覺系統，攝像頭固定於運動系統Y軸運動模組前端，透過運動系統控制轉換視覺系統的位置，採集模具表面的殘留物情況，與標準影象進行對比，計算機得出結論，實現模具表面的質量檢測。

圖3 視覺檢測軌跡示意圖

圖4 裝置工藝流程

裝置可靠性及防護措施

（1）耐高溫作業。視覺系統採用耐高溫材料做防護衣，並加裝散熱系統，拍攝鏡頭採用透明耐高溫材料，可在70℃環境下正常工作，且不影響其檢測效果。

（2）檢測過程迅速高效。運動系統透過伺服電機控制執行速度，可實現執行線速度1000mm/s，執行往返時間可控制在15s內，實現模具的快速相片採集檢測。

（3）檢測過程智慧化。裝置自動定位檢測點，對模具進行無死角相片採集，並透過相片資訊自動鑑別質量問題，發出報警訊號。

（4）大行程移動平穩。有效行程可達1500mm，模組採用鋁型材減輕重量，同時對轉接板焊接加強筋，可實現模組在有效行程內的平穩移動，確保相片採集質量。

圖5 運動杆的受力分析

（5）裝置節省空間。佔地面積小，結構簡化，與鑄造裝置互不干涉，便於運維人員維護。

其實，鑄造模具表面缺陷自動化檢測技術一直掌握在少數發達國家公司手中，直接引入國外公司技術成本高昂，相對於我國大部分鑄造企業，很難承受其批次化生產的成本。所以北鋼聯提出的機器視覺線上模具自動化檢測方案，即便不對鑄造裝置本體進行改造也可實現其功能，能晝夜無人值守完成檢測工藝，對具有模具檢測需求的企業來講顯得極為重要。隨著越來越多耐苛刻環境的高科技檢測儀器問世，該方案中將整合更先進的檢測裝置，例如3D掃描、鐳射檢測、全息掃描等。透過機器人三維檢測系統與鑄造流水線的無縫銜接，真正實現大規模的高效智慧檢測，為模具鑄造行業現代化改造提供新的可能。