劉亮

【摘? 要】隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，相關(guān)的科技產(chǎn)物逐漸進入更大的應(yīng)用市場。先進的智能化機器、自動控制技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用不僅解放了勞動力，還推進了工業(yè)化生產(chǎn)的進程。論文為促進機器人在產(chǎn)業(yè)中的自動化升級，對其視覺識別技術(shù)的概念、特征以及實際應(yīng)用意義進行闡述，將機器人視覺識別系統(tǒng)涉及的技術(shù)進行說明，評釋機器人視覺識別的實際效用。

【Abstract】With the continuous improvement of the level of modern science and technology， related scientific and technological products have gradually entered a larger application market. The application of advanced intelligent machine and automatic control technology in industrial field not only liberated labor force， but also promoted the process of industrial production. In order to promote the automation upgrading of robot in the industry， this paper expounds the concept， characteristics and practical application significance of its visual recognition technology， describes the technologies involved in the robot visual recognition system， and evaluates the actual utility of robot visual recognition.

【關(guān)鍵詞】視覺識別;定位抓取;智能機器人;工業(yè)生產(chǎn)

【Keywords】visual recognition; positioning grasping; intelligent robot; industrial production

【中圖分類號】TP242? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）12-0180-02

1 引言

智能機器人代表依照特定程序代碼進行工作的生產(chǎn)工具，其先進性的應(yīng)用技術(shù)在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程中起著決定性作用，是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的主要推動力。目前，工業(yè)生產(chǎn)任務(wù)對于生產(chǎn)線的柔性與自動化水平不斷提出更高要求，功能單一機器人已經(jīng)逐漸喪失市場競爭力。因此，為提升機器人應(yīng)對復(fù)雜、精準的生產(chǎn)作業(yè)的能力，就需要對機器人的網(wǎng)絡(luò)化、自動化、智能化水平進行提升，通過提升機器人的多功能水平來提高其實際性能。將視覺識別技術(shù)與機器人的設(shè)計相結(jié)合，優(yōu)化機器人物件識別與抓取的技術(shù)，并將此技術(shù)引入工業(yè)生產(chǎn)流程，提高生產(chǎn)作業(yè)的效率，推進整體工業(yè)技術(shù)與生產(chǎn)能力的進步。

2 機器人視覺識別抓取技術(shù)概述

2.1 機器視覺概念

機器人視覺識別能夠代替人眼，對探測物體進行數(shù)據(jù)采集、測量及判斷，以此保證機器人程序?qū)ξ矬w相關(guān)數(shù)據(jù)測算及判斷的準確性。機器人視覺識別技術(shù)作為多功能綜合技術(shù)，通過攝像機對物體表面進行圖像采集，之后通過系統(tǒng)分析，將數(shù)據(jù)結(jié)論反饋給相關(guān)管理人員，提升作業(yè)生產(chǎn)效率。

2.2 機器視覺特性

機器人視覺識別技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工作生產(chǎn)的原因如下：首先，機器人識別具有靈活性。機器人視覺識別技術(shù)不僅能夠輔助采集物體圖像，還能夠?qū)D像信息進行分析及處理，滿足了工業(yè)生產(chǎn)流程的多樣化、靈活性需求。其次，機器人識別具有準確性。機器人視覺識別技術(shù)的準確性是其完成復(fù)雜工序的基本條件，在實際生產(chǎn)過程中，工人難以應(yīng)對批量化的高技術(shù)生產(chǎn)任務(wù)，而機器人視覺識別技術(shù)則能夠利用自身的精準化操作代替人工操作。最后，機器人識別具有廉價性。信息技術(shù)的普及與計算機處理器價格的下降，使依靠信息與計算機系統(tǒng)的機器視覺識別技術(shù)的應(yīng)用成本隨之下降，為智能化技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供基礎(chǔ)條件[1]。

3 機器人視覺識別抓取技術(shù)分析

3.1 圖像處理技術(shù)

圖像處理技術(shù)包括三種：首先，灰度處理技術(shù)。通過將彩色圖像進行灰度處理，能夠?qū)D像轉(zhuǎn)變成由黑白構(gòu)成的灰度圖像，以此突顯圖中信息，減少計算機系統(tǒng)的任務(wù)量?；叶葓D像處理技術(shù)并不會將彩色圖像的清晰度減弱，因此，通過灰度圖像來讀取物件信息是可行的。其次，濾波處理技術(shù)。將物件圖像進行濾波處理，能夠?qū)D像中的噪點進行減弱，顯現(xiàn)出其他關(guān)鍵的信息點，保證圖像的有效性。攝像機采集的圖像中通常會存在噪點，這些噪點會直接影響成片的質(zhì)量，因此，必須對圖片進行濾波處理，控制由圖像產(chǎn)生的抓取誤差。最后，二值化處理技術(shù)。通過二值化處理，能夠?qū)D像中的像素點灰度值規(guī)定成0或255，使圖像的灰度值是統(tǒng)一的，通過對圖像像素點灰度值的簡化，來減少系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理量。在進行圖像的二值化處理過程中，必須將閾值進行合理設(shè)定，只有保證閾值的正確性，才能發(fā)揮二值化處理技術(shù)的效用。

3.2 三維定位技術(shù)

決定機器人視覺識別精準抓取效果的重要原因就是其三維定位技術(shù)，因此，工業(yè)生產(chǎn)更加重視機器人視覺識別系統(tǒng)中的三維定位技術(shù)的發(fā)展。雙目立體視覺系統(tǒng)是三維定位技術(shù)開展工作的主要依據(jù)，此系統(tǒng)可以根據(jù)物件的三維坐標來建立一個三維坐標系，以此提升系統(tǒng)的準確性。相較于二維定位技術(shù)，三維定位技術(shù)不僅能夠提供先進性的工業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)，還能夠參照不同的場景，對坐標系進行調(diào)整，完全匹配工業(yè)生產(chǎn)需求。

目前，工業(yè)生產(chǎn)流程復(fù)雜多變，三維定位系統(tǒng)的應(yīng)用可以將物件的三維信息進行視覺識別，利用圖像坐標軸與現(xiàn)實坐標軸的相互轉(zhuǎn)變來獲取目標物件的位置信息，使機器人對于目標物件的抓取更加精準。此外，三維定位技術(shù)還可以將圖像坐標軸與現(xiàn)實坐標軸的轉(zhuǎn)變進行調(diào)整，實現(xiàn)對不同規(guī)格目標的識別與抓取，滿足工業(yè)生產(chǎn)任務(wù)中對精準定位的需求。

3.3 自動抓取技術(shù)

機器人視覺識別的基礎(chǔ)任務(wù)就是將物件準確抓取，而自動抓取技術(shù)就是機器人視覺識別工作系統(tǒng)中的基礎(chǔ)技術(shù)。機器人應(yīng)用自動抓取技術(shù)是建立在圖像處理技術(shù)與三維定位技術(shù)上。圖像處理技術(shù)為抓取工作提供物件的圖像信息，三維定位技術(shù)為抓取工作提供物件的坐標信息，在系統(tǒng)中整合完所有的信息，才能利用自動抓取技術(shù)進行工作。

相較于傳統(tǒng)的機器人抓取技術(shù)而言，先進性的自動化抓取技術(shù)具備便捷、快速的特點。由于自動抓取技術(shù)不需要頻繁調(diào)整機器人的位置，從而減輕了管理人員的工作量。同時，應(yīng)用自動抓取技術(shù)所需的費用較少，對機器人產(chǎn)生的磨損較輕，有效地控制了生產(chǎn)作業(yè)的成本。此外，自動抓取技術(shù)的便捷化應(yīng)用提升了機器人的自主性工作水平，提高了機器人視覺識別與抓取工作的效率。

4 機器人視覺識別抓取技術(shù)的應(yīng)用

4.1 產(chǎn)品組裝

合理開發(fā)機器人視覺識別抓取技術(shù)，在抓取流程中不斷調(diào)整優(yōu)化，并應(yīng)用于產(chǎn)品的組裝，可以有效提高產(chǎn)品的組裝速度。完成產(chǎn)品組裝需要依靠機器人視覺識別與抓取系統(tǒng)中的攝像頭與手臂共同作業(yè)，兩部分相互配合、相互協(xié)作，利用機器人完成難度較高的組裝任務(wù)，能夠直接減輕人工的壓力，控制組裝工作所產(chǎn)生的費用。產(chǎn)品組裝前，需要把物件的大小、尺寸等信息進行系統(tǒng)傳輸，之后再由系統(tǒng)對信息進行處理與存儲。產(chǎn)品組裝過程中，機器人利用攝像機對物件進行識別，然后利用機器人手臂設(shè)備對物件進行抓取。如果在組裝過程中，物件的零件或其他組成結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化，只需要管理人通過系統(tǒng)進行調(diào)整，這樣就可以將管理人員的精力投放于其他重要的工作。機器人視覺識別與抓取技術(shù)不僅能夠應(yīng)用于靜態(tài)物件中，還能夠?qū)討B(tài)物件進行及時抓取，即機器人系統(tǒng)能夠配以傳送履帶協(xié)同工作，提高工業(yè)產(chǎn)品的組裝效率。

4.2 物件分揀

機器人視覺識別與抓取技術(shù)能夠用以物件的分揀，高效、準確地將不合格物件進行篩除，進一步提升工業(yè)生產(chǎn)水平，機器人的視覺識別與抓取技術(shù)在物件分揀過程中的應(yīng)用主要分為三個步驟：首先，圖像采集。此步驟需要機器人通過攝像機將物件的圖像傳輸至系統(tǒng)中。其次，圖像處理。通過一系列圖像處理技術(shù)提升圖像的清晰度，保證圖中信息的準確性。最后，物件抓取。機器人通過識別，判定出物件的信息與狀態(tài)，并將物件分揀至不同位置，去掉已經(jīng)損壞的物件，提升工業(yè)生產(chǎn)分揀速度。機器人只有通過視覺識別技術(shù)才能夠?qū)ξ锛M行分揀，對不完整物件進行判別。因此，在物件分揀過程中，管理人員的主要工作就是將物件圖片及信息傳輸至機器人系統(tǒng)中，在保證生產(chǎn)效率的同時，提升物件分類處理的準確性。

4.3 工業(yè)生產(chǎn)線

機器人視覺識別與抓取技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)線中的應(yīng)用能夠有效提高工廠生產(chǎn)的自動化水平。工業(yè)生產(chǎn)線中包含了多種復(fù)雜工序，不同行業(yè)的生產(chǎn)線也具備不同的生產(chǎn)特點，以汽車生產(chǎn)線為例，工序包括焊接、沖壓、涂裝等。焊接生產(chǎn)線中的技術(shù)難點是焊點的查找與確定，只有保證焊點的精準性，才能使焊接處牢固可靠。通過機器視覺識別與抓取技術(shù)對焊點進行明確，之后再通過機器人進行焊接，不僅使焊點的查找更加快速高效，還能保證焊接的牢固與穩(wěn)定。此外，機器人視覺識別與抓取還可以應(yīng)用在涂裝工序中，利用抓取系統(tǒng)對噴涂位置進行定位，之后利用機器人進行漆料噴灑，在簡化工序的同時，減少人力、材料的浪費。

5 結(jié)語

現(xiàn)代化的機器人系統(tǒng)設(shè)計需要將視覺識別技術(shù)與抓取技術(shù)進行有機結(jié)合，使自動化水平的提升成為工業(yè)生產(chǎn)中的主要驅(qū)動力?；诩夹g(shù)的不斷完善與優(yōu)化，擴大機器人視覺識別抓取技術(shù)的應(yīng)用范圍，在保證機器人正常運行的同時，不斷深化對機器人視覺識別抓取功能的探索，努力提升工業(yè)生產(chǎn)水平，推動工業(yè)現(xiàn)代化的進步與發(fā)展。

【參考文獻】

【1】鄭振峰.基于機器視覺運用于工業(yè)機器人抓取技術(shù)的研究[J].南方農(nóng)機，2020，51（15）：46-47+52.