发动机是每辆汽车的心脏。性能和油耗在很大程度上取决于所用发动机的质量，这就是为什么驱动系统的所有部件都必须完全符合设计规范的原因。这也适用于发动机缸体的密封表面，因为缺陷会对发动机的密封性产生负面影响，从而降低性能和使用寿命。

在多家德国制造商的发动机生产设施中，供应给机动车辆发动机组的部件在组装前都经过仔细检查。Polytechnik Schmidt GmbH 的创始人兼董事总经理 Dietmar Schmidt 说：“如果汽车制造商发现缺陷，就会导致投诉和相关的供应商额外工作。在最坏的情况下，汽车制造商可能会因供应有缺陷的零部件而暂时或完全封锁供应商，这会给相关公司带来相当大的销售损失。”

为了消除这种风险，德国图林根州的发动机缸体零件制造商最近选择依靠 Polytechnik Schmidt 的机器视觉系统来检查最初使用铝铸件制造然后机械加工的发动机零件的密封表面.

关于 Polytechnik Schmidt 和 Teledyne DALSA

Polytechnik Schmidt GmbH 于 2003 年以独资企业的形式成立，总部位于德国北部鲁尔区的 Haltern am See。核心竞争力是相机系统的设计和特殊图像评估的开发，适用于汽车行业、钢铁行业以及市场上的包装、食品和其他领域。

Teledyne DALSA 是Teledyne Imaging公司集团的一部分。这家加拿大公司在各种图像传感器技术领域拥有数十年的经验，并为其客户提供广泛的一流产品和技术组合，这些产品和技术用于世界各地的众多应用。

铝制发动机

汽车发动机缸体通常由铸铁制成，铸铁坚固且相对便宜。越来越多的汽车制造商，特别是欧洲和日本的制造商，已经开始转向铝合金发动机组。这种金属具有重量更轻和传热更好的固有优势。这使得铝在高性能赛车和跑车中很受欢迎，但越来越多地被用作降低汽车重量以满足政府效率要求的一种方式。

虽然每种常见的铝合金具有不同的物理性能，但它们的热膨胀系数都是铸铁的两倍以上。运转中的发动机产生的热量会影响发动机的内部尺寸，例如活塞到气缸的间隙和轴承到孔的间隙。这需要对模块的设计和关键区域的金属厚度进行补偿，具体取决于模块将暴露于的温度。由于燃烧过程的极端性质，发动机缸体将承受车内最极端的温度和应力。在 F1 赛车中，气缸内的气体温度可达 2,600°C。这意味着铝制发动机零件的检查对于确保每个零件都符合必要的公差非常重要。

特殊挑战

测试前，对发动机缸体的密封面进行机械处理，然后进行清洗和干燥。“这些步骤对机器视觉来说是一个特殊的挑战，因为不能总是保证这种机械处理已经完全执行并且没有失败，”施密特解释道。“此外，清洗液中的残留物在干燥后仍会粘附在密封面上。同时随着时间的推移，每个模具都会受到一定程度的磨损，这意味着被检查的密封表面的形状会随着时间的推移而发生轻微的变化。”

为了满足汽车制造商的质量标准，必须可靠地检测功能表面上的空隙、加工痕迹和未加工区域等缺陷。最终客户允许直径最大为 0.3 毫米的空隙，但机器视觉系统必须 100% 确定地识别具有较大尺寸和未加工密封表面的缺陷。

Schmidt 将清洁液的粘附与空腔或机械损坏之间的明显区别描述为有问题的，因为这些在相机图像中看起来非常相似。据他介绍，该系统面临的另一个挑战是对气孔尺寸的精确尺寸评估，因为以前这些气孔仅由员工在最终检查中使用未校准的仪表进行检查。

“此外，我们的客户想知道加工和清洁后的密封表面是否有划痕，”Schmidt 说，“该软件必须能够将这些随机划痕与密封表面机械铣削的常规加工痕迹区分开来，以避免过多的可能废品。”

为了满足汽车制造商的高质量标准，必须可靠地检测发动机缸体功能表面上的气孔、加工痕迹和其他不规则性等缺陷

三摄像头解决方案

Polytechnik Schmidt 已经满足了供应商的广泛要求，其机器视觉系统基于三台分辨率为 5 兆像素的Genie Nano 相机和合适的 12 毫米固定焦距镜头。必须使用三个摄像头才能显示测试零件的整个视野而不会失真。在系统中，测试部件在通过摄像机下方时会被扫描。

Schmidt 还提到使用特殊的圆顶灯是图像捕获的一个非常重要的组成部分：“被检查的金属部件的表面具有高度反射性。这使得在不使用特殊手段的情况下难以检测密封和轴承表面内的缺陷和不规则性。然而，通过对相机技术和照明的巧妙选择，这些缺陷清晰可见，并结合特别调整的过滤算法和随后的合理性考虑进行精确计算，并根据它们的大小进行分类。”

最重要的是，高光泽轴承壳的评估需要使用特殊的镜头和强大的机器视觉软件来处理图像数据，因为它们具有特殊的半圆形形状。“在评估所有记录的图像时，我们使用Teledyne DALSA 成熟的 Sherlock 软件，该软件在无风扇工业 PC 上运行，并可靠地保证对功能表面进行高度精确和客观的评估，”施密特强调说。

三台 Genie Nano 相机扫描测试部件，这些部件由特殊的圆顶灯照亮

久经考验的合作伙伴

Polytechnik Schmidt 自 2003 年成立以来一直涉足机器视觉领域，作为系统集成商，活跃于汽车工业、钢铁制造、食品、包装和其他领域。Schmidt 将相机系统的设计和用于专业缺陷检测的成像开发描述为他公司的核心竞争力。“我们使用已建立的机器视觉库，但也开发了我们自己的图形用户界面，例如让 Sherlock 提供的图像分析以更加用户友好的方式提供给客户。通过无缝存储每个图像的记录图像数据和软件结果，为整个控制系统创建了一个界面，这满足了我们客户持续的质量保证要求。”

近年来，Polytechnik Schmidt 加强了与 Teledyne DALSA 的合作，Schmidt 说：“自 2010 年以来，我们一直在扩展对 Sherlock 软件的使用，现在对这个强大库中的各个工具有了深入的了解。” 此外，加拿大制造商的相机也变得越来越重要。在最初在一些应用中使用 Genie 和 Genie Nano 系列的相机后，Schmidt 的公司越来越依赖 Teledyne 作为机器视觉的合作伙伴，因为这种积极的体验。

“除了提供硬件外，Teledyne DALSA 还为我们提供了有关编程问题的有力支持，并为有关摄像机集成和控制的特殊问题提供了有用的答案。”总经理强调说，“通过 Teledyne DALSA，我们找到了一个合作伙伴，该合作伙伴不仅生产各种高性能面阵扫描和线阵扫描相机以及相关的图像采集和评估硬件，还开发了图像评估本身的算法。因此，

即使涉及在非常特殊的应用中实施该技术的问题，Schmidt 对 Teledyne DALSA 也有非常积极的体验：“我们只需要与一家非常了解其产品的公司交谈。与 Sherlock 软件的服务和开发部门的直接联系对我们来说是一个非常决定性的优势，而不是其他供应商，因为我们依赖于为我们的客户提供尽可能最好的高质量服务——即使在困难的情况下！事实证明，与一家在全球范围内开展业务的公司合作，拥有非常好的基础设施和一流的开发部门专家非常有用。我们对产品改进的想法和建议受到 Teledyne DALSA 的重视，这不断加强我们的关系。”

满意的客户

Polytechnik Schmidt 和 Teledyne DALSA 之间的合作再次证明了该系统在图林根州的实力，因为该系统自 2021 年初开始投入使用，即使在功能表面不干净等困难条件下也能可靠地检测各个错误类型。此外，出于可追溯性的目的，Polytechnik Schmidt 实施了保存记录图像并记录在数据库中发现的任何缺陷以用于质量保证的选项。“我们的客户对新系统非常满意，”Schmidt 总结道，他已经计划将 Teledyne DALSA 的机器视觉技术用于各种应用中的下一个即将到来的项目。

Dietmar Schmidt，Polytechnik Schmidt GmbH 的创始人兼董事总经理

（作者：Patrick Menge，Teledyne DALSA，欧洲业务发展经理）