機器視覺技術(shù)在機械制造自動化中的應(yīng)用分析

陳曉斐

（酒泉職業(yè)技術(shù)學院，甘肅 酒泉 7 3 5 0 0 0）

機器視覺技術(shù)在機械制造自動化中的應(yīng)用分析

陳曉斐

（酒泉職業(yè)技術(shù)學院，甘肅 酒泉 7 3 5 0 0 0）

隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，傳統(tǒng)的機械工業(yè)已不能滿足市場經(jīng)濟的需求，機械制造需要介入視覺技術(shù)，使機械更加智能。目前，我國對機械視覺技術(shù)的研究還處于初級階段，對該技術(shù)的了解還少較之。本文以機械視覺技術(shù)在機械制造自動化中的應(yīng)用為中心，從不同的方面對其進行分析。

機器視覺技術(shù)；機械制造自動化；應(yīng)用

對于機械制造自動化而言，除了要發(fā)展機械制造工程之外，還要發(fā)展機械視覺技術(shù)。這種技術(shù)是新興的技術(shù)，其是視覺技術(shù)和成像技術(shù)相互融合發(fā)展而來的技術(shù)，該技術(shù)彌補了傳統(tǒng)的機械制造技術(shù)的不足，實現(xiàn)了傳統(tǒng)作業(yè)中人工難以實現(xiàn)的施工作業(yè)，機械視覺技術(shù)的利用使機械制造自動化更加智能，使企業(yè)的工作效率大大提升，企業(yè)的效益達到最大化。綜上所述，機械視覺技術(shù)在現(xiàn)代化經(jīng)濟市場中發(fā)揮著不可替代的作用。

1 機器視覺技術(shù)的概述

由于機械視覺技術(shù)在我國國內(nèi)剛剛興起，因而人們對其的了解少之甚少，機械視覺技術(shù)，就是較為智能的監(jiān)控技術(shù)，機械視覺技術(shù)核心技術(shù)包括三部分，首先是物象信息的獲取，其次是對該物象進行測量和計算，最后實現(xiàn)對機械的智能監(jiān)控。機械視覺技術(shù)的應(yīng)用很大一部分應(yīng)歸功于CCD攝像技術(shù)，利用該攝像技術(shù)，可以對所拍的圖像進行綜合處理，并智能的將報告輸出。這一技術(shù)能夠得到廣泛的應(yīng)用，其優(yōu)點在于速度大大提升，提高了工作效率，此外該技術(shù)的適應(yīng)能力也較強。

2 機械制造自動化中的應(yīng)用

機械視覺技術(shù)在機械制造自動化中的應(yīng)用有很多方面，本文主要從工件監(jiān)測、工件測量以及焊接機器人三個方面對其進行分析。

2.1 在工件檢測中的應(yīng)用

眾所周知，與現(xiàn)代化自動監(jiān)測模式相比較，傳統(tǒng)的檢測模式需要人工的參與，有的甚至是純手工監(jiān)測，人為的手工監(jiān)測不僅工作效率低下，浪費了大量的任人力物力，更重要的是，人為的檢測技術(shù)監(jiān)測的不準確，存在較大的誤差。此外，也沒有統(tǒng)一的標準，質(zhì)控參數(shù)得不到統(tǒng)一，進而機械設(shè)備的質(zhì)量參差不齊。值得一提的是，人為的在對工件進行監(jiān)測時，監(jiān)測質(zhì)量還受到工作時間的影響，工人在長時間的工作中會出現(xiàn)視覺疲勞的現(xiàn)象，進而影響工件的檢測質(zhì)量。而利用機械視覺對工件進行檢測，避免了工人監(jiān)測誤差問題、質(zhì)控問題以及視覺疲勞等一系列的問題。

西方一些發(fā)達國家在很多產(chǎn)業(yè)中都廣泛的應(yīng)用到該技術(shù)，例如汽車制造行業(yè)、電子生產(chǎn)行業(yè)等，為使該技術(shù)更好的服務(wù)于人類，很多國家在利用這一技術(shù)進行生產(chǎn)的同時加大科研力度，對該技術(shù)做更近一步的研究，并取得很好的成果。其成果最為典型的要數(shù)北美汽車工業(yè)研究院，在傳統(tǒng)成像基礎(chǔ)上，借助模型相關(guān)數(shù)據(jù)對圖像進行識別，在反復(fù)實驗中，成功的對成像最佳點精確定位。另外，在成像速度上也有所突破，可以在7 s的時間內(nèi)完成掃描工作。這一技術(shù)我國也有應(yīng)用，與其工作原理不同，我國是利用C C D激光技術(shù)，可以在7 s之內(nèi)對車身做個完整的體檢，不僅監(jiān)測的準確度大大提升，工作效率也提升為原來的一倍。

2.2 在工件測量中的應(yīng)用

2.2.1 機器視覺技術(shù)能夠?qū)α慵M行精密測量

機器視覺技術(shù)的另一大優(yōu)勢是大大提升零件測量的準確度。其監(jiān)測系統(tǒng)有三部分構(gòu)成，一部分是計算機處理系統(tǒng)，一部分是CCD攝像頭，另一部分是光學系統(tǒng)。各個部分相互配合，共同完成對工件的檢測。具體而言，其工作原理分為三步，首先是利用光源對零件進行處理，通過光源的照射，其所成的像在利用纖維光學鏡將圖像放大，將放大的成像利用CCD技術(shù)掃描下來，傳送到計算機中。通過計算機我們可以得出零件邊緣輪廓的精確位置，但是要想獲得精確的位移量，還要做更近一步的處理，將零件進行位移后做更近一步的測量，其測量值不是位移量，其位移量是兩者之差。

在測量中，零件的兩條邊緣輪廓會出現(xiàn)兩種不同的情況，一種是兩條邊緣輪廓線所成的像不在同一成像中，在這時生產(chǎn)的零件尺寸存在誤差。若在同一成像中，則該位移是零件的尺寸。由于這一技術(shù)科技含量高，要求的技術(shù)高，花費的經(jīng)費相對較大，因而適用于大批量的生產(chǎn)，而不是適用于小批次的生產(chǎn)。此外，這一技術(shù)的使用范圍是適小不適大，零件越小，其技術(shù)的優(yōu)越性越突出。

2.2.2 機器視覺技術(shù)在工件預(yù)調(diào)測量過程中的作用

無論是現(xiàn)代常用的機器視覺技術(shù)，還是傳統(tǒng)的預(yù)測調(diào)節(jié)儀器，其有在占據(jù)一定優(yōu)勢的同時也有一定的缺陷，進而將傳統(tǒng)預(yù)測調(diào)節(jié)儀器和現(xiàn)代常用的機器視覺進行結(jié)合，相互補充，使測量儀器測量的更加準確，這就是新型預(yù)調(diào)測量儀器。這一儀器結(jié)合了兩者測量儀器的優(yōu)點，彌補了高水平和高人力的缺點。利用傳統(tǒng)的儀器進行測量時，相關(guān)數(shù)據(jù)是利用光柵數(shù)顯示表顯示的，光柵數(shù)顯示表的工作效率低下，進而影響整個設(shè)備的工作效率。而新型的檢測設(shè)備對光柵數(shù)顯示表進行改進、優(yōu)化，使其工作效率大大增加，使整個檢測設(shè)備的工作效率大大提升，在簡化操作過程的同時大大提高工作效率。

2.2.3 逆向工程中的工件測量

逆向工程工件測量也涉及到機器視覺技術(shù)。機器視覺技術(shù)在逆向工程工件測量的基本原理是三角法，下面我們對工作原理進行更為細致的分析：首先是對工件輪廓進行測量，對工件進行測量技術(shù)是采用的結(jié)構(gòu)光，當利用結(jié)構(gòu)光對工件進行照射時，結(jié)構(gòu)光在照射后，不同的條紋反射的光也不同，形成不同的條文形變，通過不同的條文形變對工件表面的變化進行分析。這一技術(shù)也運用到CDD技術(shù)對圖像進行攝取，但是其保存較為麻煩，其信號要經(jīng)過三次的轉(zhuǎn)變才能保存：視頻信號——模擬信號——數(shù)字信號，在形成數(shù)學信號之后，計算機將信號傳送到監(jiān)視器，計算機的處理系統(tǒng)就會對圖像進行處理，最終得出工件的模型。

除了上文我們講到的在逆向工程中的測量、工件預(yù)調(diào)測量過程的作用，以及機器視覺技術(shù)能夠?qū)α慵M行精密測量等三方面的應(yīng)用之外，在磨損度的測量中也發(fā)揮不可忽視的作用。有人認為，想用監(jiān)測工件的磨損度，監(jiān)測其亮度即可，但是其亮度的檢測是一項非常復(fù)雜的任務(wù)，因而工件在和不同的零件進行結(jié)合時，其磨損程度也不盡相同。另外，工件的工作強度不同，其磨損的程度也不盡相同，因而其是一項十分繁瑣的作業(yè)。

2.3 在焊接機器人中的應(yīng)用

機器視覺技術(shù)在焊接機器人中也有應(yīng)用（圖1），但是應(yīng)用的不是廣泛，其原因是由于焊接過程較為復(fù)雜，進而造價成本相對較高。此外，對于一些技術(shù)還有待更近一步的研究，例如該系統(tǒng)的可靠性，智能型以及可控性都還需要更近一步的研究。另外，機器視覺技術(shù)還應(yīng)用在焊接參數(shù)優(yōu)化、焊接路徑規(guī)劃等，并取得良好的成績。

圖1

3 結(jié)語

綜上所述，在機械制造工程中，機械視覺技術(shù)發(fā)揮著不可替代的作用，可以說，機械視覺技術(shù)是各個企業(yè)監(jiān)測工件的主要手段，其技術(shù)的發(fā)展不僅可以推動相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，對于市場經(jīng)濟的整體發(fā)展也有一定的推動作用。本文首先對機器視覺技術(shù)進行簡單的概述，在此基礎(chǔ)上從三個方面對機械制造自動化中的應(yīng)用進行分析。

[1]吳繼方.淺談機器視覺技術(shù)在自動化制造業(yè)中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2 0 1 6(1 1).

[2]王文靜.機器視覺技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2 0 1 4(0 8).

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