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模具行業是一個傳統、復雜、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、濕度較大、粉塵較大、干涉較多的情形，精密的檢測設備很難在這種條件下完美運行，所以許多鑄造企業的模具檢測方法仍然以人工檢測為主。

鑄造模具的缺陷在線檢測，是指安裝在沖床或者模具周邊的輔助檢測設備，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，用于鑄造結構件的模具在產品脫模后，可能會產生殘渣留存在模具表面上，如果直接將該模具用于新一輪的生產，會造成下一輪產品的表面缺陷，影響合格率。采用人工的方式檢驗，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℃），對于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，不利于鑄造生產的現代化發展。北鋼聯結合多年來機械視覺及設備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

此項目研發設計的自動檢測設備通過運動系統、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，并能夠在線記錄檢測情況，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 檢測設備示意圖

該設備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軸運動模組及設備支撐系統；視覺系統采用Cognex工業視覺系統，攝像頭固定于運動系統Y軸運動模組前端，通過運動系統控制轉換視覺系統的位置，采集模具表面的殘留物情況，與標準圖像進行對比，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 設備工藝流程

設備可靠性及防護措施

（1）耐高溫作業。視覺系統采用耐高溫材料做防護衣，并加裝散熱系統，拍攝鏡頭采用透明耐高溫材料，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。運動系統通過伺服電機控制運行速度，可實現運行線速度1000mm/s，運行往返時間可控制在15s內，實現模具的快速相片采集檢測。

（3）檢測過程智能化。設備自動定位檢測點，對模具進行無死角相片采集，并通過相片信息自動鑒別質量問題，發出報警信號。

（4）大行程移動平穩。有效行程可達1500mm，模組采用鋁型材減輕重量，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，確保相片采集質量。

圖5 運動桿的受力分析

（5）設備節省空間。占地面積小，結構簡化，與鑄造設備互不干涉，便于運維人員維護。

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，相對于我國大部分鑄造企業，很難承受其批量化生產的成本。所以北鋼聯提出的機器視覺在線模具自動化檢測方案，即便不對鑄造設備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，該方案中將集成更先進的檢測設備，例如3D掃描、激光檢測、全息掃描等。通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能檢測，為模具鑄造行業現代化改造提供新的可能。