准备购买德国慕尼黑BMW公司汽车的顾客都有着最为挑剔的眼光，要求汽车能装备最为精密的仪器。近年来，随着客户对于“平视显示器”（HUD）的需求量的逐渐上升，BMW需要找到适合HUD的质量控制系统。该系统要不仅能保证高度的安全性，而且能和生产线的速度相适应。

    在BMW的生产基地，5系和6系车型的生产线上目前安装的就是HUD的质量控制系统，该系统堪称当今工业图像处理的典范。

 
BMW驾驶者的全新驾车体验
    HUD能够为驾驶者带来诸多便利，因此客户对其需求与日俱增。HUD是为驾驶者提供信息的设备，由西门子威迪欧汽车电子公司（Siemens VDO Automotive）研发和生产。HUD的图像投影器通过一排光学反射镜，把虚拟图像投射到汽车挡风玻璃之上，成像位置在驾驶者视野前方2米处。因此驾驶者就能很容易看到一切有关汽车和导航的重要信息。这就保证了驾驶者以最佳的方式获取信息，并且把对注意力的干扰降至最小。

    即使HUD的位置有微小的偏离也会影响驾驶者对周围环境的感知，如道路标志、房屋的垂直线和车库的入口。

图像质量：决定性标准
    汽车中投射图像的质量是决定HUD能否被用户接受的重要标准。德国慕尼黑的BMW决定在最新的5系和6系车型中，把HUD作为可选组件进行推广，并对此十分重视。因此，BMW研究创新中心的技术整合部门需要一套专门而精确的质量控制系统。事实上，当时并没有一套合适的以图像处理为基础的质量控制系统。这就意味着，在很短的期限内，BMW要研发出一套全新的系统。
 
崭新的解决方案
    控制HUD图像质量的检测手段已经在实验室中研发成功，但是要真正应用到实际的生产过程中，还有很多工作要做。这方面的研究给质量控制系统的初步准备阶段提供了重要的目标规格参数。进一步增加技术难度的是，质量控制系统必须协调挡风玻璃和装置在车中的HUD图像投射之间的交互作用。即使在装备完成的汽车中这方面有一点微小的缺陷，汽车也不能下线。

    在获得的系统设计规格参数的基础上，BMW的技术整合部门（以下简称TI）联系了多家机器视觉系统供应商以寻找一种基于图像处理的解决方案，以便运用到HUD的质量控制系统中。在2002年年中，TI决定与康耐视公司的系统集成合作伙伴(PSI) Gefasoft股份有限公司进行合作。BMW的负责人员是因为Gefasoft系统解决方案体现的先进技术方法而做出合作决定的。

计时和可追溯性
    系统首先必须确定测量参数，然后在不影响生产的情况下快速有效的进行检测。生产线的计时频率决定了可用于检测的时间。当然，HUD的整个检测系统必须在预定的时限内运行，而且能够检测相应数目的车辆，这样才能证明经济上的可行性。检测系统必须同时适用于左、右座驾驶的车辆。此外，HUD的检测系统必须具有完全的可追溯性，相关信息也需要输入公司的整个信息网络中。

精确和客观
    HUD的检测系统最终提供的数据必须是客观的，在质量评估和鉴定方面必须有很高的精确度和可靠性。可行性研究和项目的计划阶段已经明确的表明，只有基于PC的高性能图像处理系统才成胜任这样的工作。系统需要有高性能的硬件设备，而且为了在工作时保证最大限度的可靠性和精确度，必须使用视觉软件的算法。

    BMW两班制的流水线不允许出现任何的堵塞和停顿现象。对50张测试图像的获取和分析过程必须在不到两分钟的时间内完成。

    整套测试设备在汽车的生产过程中必须探入汽车中，并且保证处在正确和安全的位置，然后再从汽车中取出。这就意味着在整个的测试循环过程中，图像获取和分析计算的时间空档大约为30秒。

康耐视（Cognex）基于PC的视觉系统：最高的可靠性
    投射的虚拟图像的视觉质量有很大的差别范围，因此对图像的检测就变得相当得困难。在生产状况不断改变的下，图像的处理过程不能成为导致质量问题的因素。这包括在不断改变的光照条件下 “图像对比度”的问题。

    康耐视视觉库（CVL）提供的视觉工具具有很大的优势。它们提供了互动的方式来获取各种不同层次的程序和复杂的视觉软件，包括更加精确的细节优化选项。这使得最终的解决方案（工具的选择、确定参数、连接和细节优化）能够在更短的开发时间内实现更高的安全性。

在困难条件下提供可靠的检测
    康耐视的视觉工具根据最严格的标准开发，能够保证运行的准确度和安全性。目标图像的最重要的细节，如边缘、度量、角度、弯曲度和阴影，能够被逐一明确辨认。系统会将获取图像的空间状况以及这些重要细节之间的关系与实时图像进行比较。根据所获得的信息，目标的精确位置就能被确定下来。

    因此系统能够以更高的稳定性、准确度和速度辨认某些细节。通过对目标图像的轮廓和结构的同步检测，光照条件的改变和对比度带来的影响就能被消除。这些性能在检测HUD图像的变形和扭曲时被证明是行之有效的。视觉工具的功能安全性也达到了BMW规定的标准，即99%以上。

符合高标准
    图像处理系统必须满足BMW的一系列标准，康耐视公司提供的产品多年来一直能满足这些要求。真正重要的一个问题是整套系统能否稳定可靠的运行。在一套全面参数化的系统中不允许有任何孤立运行的系统存在。对工厂的技术员工来说，最重要的是如何把图像处理系统完整可靠的整合到工厂的诊断系统中。

保证客户满意度的长期可追溯性
    BMW与Gefasoft的合作是颇有成效的。最终解决方案的形成很大程度上得益于Gefasoft的灵活性和在短时间内的快速反应性。2004年，首个HUD检测系统顺利安装运行。之后整个系统的成功让BMW在丁哥尔芬（Dingolfing）工厂的普通型汽车生产线上也安装了这个系统。如今，大约有12套HUD测试系统在BMW的工厂里24小时运行，保证了HUD的完美质量。测试结果储存在中央服务器的数据库中，确保了完整的可追溯性。测试图像也被归档保存，如果客户要求查看，即使在几年以后，公司也可以证明产品在发运时的品质。

关于康耐视

康耐视公司设计、研发、生产和销售机器视觉系统，即有“视觉”的电脑。康耐视是机器视觉行业的全球领导者，自从1981年成立以来，已经销售了30多万套的机器视觉系统，累计利润超过20亿美元。康耐视的模块化视觉系统部门总部位于美国马萨诸塞州的Natick郡，专门生产用于多个离散项目制造自动化和确保质量的机器视觉系统。康耐视的表面检查系统部门总部位于加州的Alameda郡，专门生产用于连续模式下产品表面检测的机器视觉系统，如金属、纸张和塑料等。除了在美国马萨诸塞州Natick郡的总部，康耐视在北美、日本、欧洲和东南亚都设有地区办公室。康耐视欧洲公司的总部设在巴黎附近的吕埃耶－马尔迈松(Rueil-. Malmaison)市。请访问康耐视网站： http://www.cognex-china.com