发动机凸轮轴表面缺陷在线检测是实现其智能制造质量闭环的关键环节。机器视觉技术因其非接触、高效率等独特优势,被应用至凸轮轴表面缺陷在线检测。发动机凸轮轴一般以球墨铸铁、合金铸铁为原料,由铁水低压铸造成型,再进行机械加工而成,期间因铸造工艺、机加工、运转磕碰等原因,可能产生砂眼、划痕、孔洞、麻点、结疤等多种表面缺陷,且位置不可预测。此外,凸轮轴由多个桃形面、齿轮面、鹅颈面等复杂曲面组成,属于一类大尺寸复杂异形结构。这些特征使得凸轮轴在线缺陷检测存在图像获取难、诊断评价难等问题,必须通过被检测件的自转与公转运动,并与多工位相机及光源协同,才可能获取凸轮轴全尺寸表面清晰图像,为后续缺陷诊断与评价算法提供良好的基础图像数据。本文以凸轮轴全尺寸图像完整、高效获取为目标,以西门子S7-1200 PLC为主控制器,通过机械结构、视觉系统及控制系统的综合设计,实现凸轮轴表面缺陷视觉检测装备控制系统的开发,重点针对多工位图像采集装置与运动控制协同、相机触发时序自适应调节等重难点问题开展以下方面的研究:（1）设计了凸轮轴多工位动态高清图像获取控制方案。针对凸轮轴全尺寸在线高清图像采集的控制需求,设计了多工位相机辅以多品类可控光源及凸轮轴本体自转与公转运动协同的缺陷视觉检测装备总体方案。以S7-1200为主控制器开发了凸轮轴表面缺陷视觉检测装备控制系统,并根据步进电机运行特性对凸轮轴自转电机进行优化控制,减少了过冲对动态图像采集完整性的影响。（2）提出了基于视觉图像解析的凸轮轴位置检测方法并应用于凸轮轴异形面的动态采集相机触发控制。设计了主、辅相机协同的动态图像获取方案,主相机连续拍摄获取图像,但每一帧图像的拍摄均由辅助相机获取的凸轮轴位置角度来触发,以确保图像获取的完整性。通过灰度共生矩阵对辅助相机图像进行自适应图像增强,并通过Steger改进算法提取凸轮边界以确定凸轮轴实时角度位置,进而实现凸轮面采集相机触发角度自适应调节。（3）搭建了凸轮轴表面缺陷视觉检测试验平台,并以大量凸轮轴工件为试验对象,完成了电机加减速性能试验、基于视觉反馈的相机触发试验以及控制系统综合性能试验。试验结果表明,该控制系统能够实现凸轮轴全尺寸图像完整、高效采集。基于上述研究,开发了一套适用于凸轮轴全尺寸缺陷检测的控制系统,经试验验证,实现了凸轮轴全尺寸图像百分百获取,其中,异形面完整采集前提下,图像采集数量减少8张;边界提取速率提升50%左右;实际生产效率可达2pcs/min。