淺談機器視覺技術在自動化制造業(yè)中的應用

吳繼方（邵陽學院機械與能源工程系，湖南　邵陽　422000）

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淺談機器視覺技術在自動化制造業(yè)中的應用

吳繼方
（邵陽學院機械與能源工程系，湖南邵陽422000）

摘要：隨著機械制造行業(yè)智能化和自動化的程度也來越高，對機器視覺技術的依賴更加密切，導致了機器視覺技術的應用領域擴大化，對該技術的要求也更加嚴格和健全，有力的推動了該技術的發(fā)展。本文簡述了機器視覺技術，同時，從檢測、精密測量等幾方面著手，深入探討機器視覺技術在自動化制造業(yè)中的運用，做出詳細的科研分析，為廣大學者們對機器視覺技術的探究提供參考。

關鍵詞：機器視覺技術；自動化制造業(yè)；應用

0　引言

科學技術的日夜成熟有效提高了機械制造水平，在該行業(yè)中逐漸引用紅外線成像技術和視屏技術已經(jīng)形成了一定的規(guī)模，也為機器視覺技術的誕生和不斷發(fā)展奠定了基礎，使用該技術可以取締人工對物象的識別工作，提高測量精密化程度，受環(huán)境影響顯著的工作場所中對物象識別實現(xiàn)人工監(jiān)控難度太高，而應用機器視覺技術進行物象識別非常便捷，也可以彌補人工監(jiān)控的種種缺陷，有效的提高工作效率，降低勞動強度和節(jié)約人力資源，是目前機械制造行業(yè)中最前沿研究和探討的新技術。

1　在工件檢測中的應用

針對零部件表面的各類缺陷，可以采用機器視覺技術進行探測。在批量生產(chǎn)的機械行業(yè)，如機械加工、汽車制造等，用機器視覺技術代替人工會顯著地降低檢測誤差，增強檢測結果的準確率，有效提高產(chǎn)品質量。連桿結合面爆口檢測作為很典型的示例，在其結合面任意方向上的線性破口長度要求小于等于2mm，結合面的破口面積要求小于等于2.5mm2。假定照射形狀為方形，在工件破口區(qū)域運用機器視覺技術，該系統(tǒng)對其破口處進行LED漫反射照射，通過光電耦合元件CCD元件將反射圖像的光信號轉化為電信號，處理系統(tǒng)對LED漫反射照射所得的圖像和轉化而成的圖像電信號進行綜合分析計算，得出精確的測量結果。以標準工件為參照物，對其利用機械視覺技術進行檢測，檢測數(shù)據(jù)作為機械視覺系統(tǒng)的數(shù)據(jù)標準，對灰度二值化光源和闊值進行設定，然后開始待測工件檢測。

2　在工件測量中的應用

（1）應用機器視覺技術對零部件進行精密檢測，檢測系統(tǒng)由計算機處理系統(tǒng)、CCD攝像頭和光學系統(tǒng)組成，其工作原理是在待測量零部件表面用平行光束進行照射，反射光作為光源，用光學顯微鏡將零部件的輪廓進行放大，通過CCD攝像頭成像，然后將成像數(shù)據(jù)輸入計算機處理系統(tǒng)進行分析處理，完成對零部件輪廓的精確定位。針對位移量的獲取，只要將檢測零部件移動后，再重新進行測量，兩次測量結果之差就是其位移量。被測零部件的兩條輪廓線在測量過程中出現(xiàn)在相同的成像之中，則該位移量就是該輪廓線的實際尺寸。應用這個系統(tǒng)對形狀簡單、體積小、成批生產(chǎn)的零件進行檢測具有顯著的優(yōu)越性。

（2）工件的預調測量中完全可以利用機器視覺技術進行測量。傳統(tǒng)的工件預調測量是利用光學投影進行定位，測量數(shù)據(jù)通過光柵數(shù)顯表顯示，這種測量方法對人員的技術要求較高，同時需投入大量的人力，使得工作效率無法提高。新式預調測量儀是在傳統(tǒng)的光柵測量技術基礎上引進了自動控制技術、機器視覺技術及計算機處理技術，也就是該測量儀將機器視覺技術和以往的工件光柵測量技術進行了組合，打破了陳舊的工件預調測量模式，對操作流程進行了優(yōu)化，對工作效率和測量精度的提高非常顯著。

（3）逆向工程中的工件測量。快速輪廓視覺測量技術是指在逆向工程工件測量中使用機器視覺技術，以三角法為根基，應用線結構光對工件表面輪廓加以測量。將平面條紋結構光投射到工件的需測表面，產(chǎn)生不同形狀的條紋，從而進行工件表面輪廓分析。然而，在工件表面條紋圖像攝取時，CCD必須經(jīng)過視頻信號轉化為模擬信號，然后將模擬信號轉化為數(shù)字信號的過程之后才進行數(shù)據(jù)保存。同時在監(jiān)視器中輸出相關信息，通過計算機處理系統(tǒng)實現(xiàn)圖像處理，最后得到工件模型圖。

（4）對工件的磨損程度也能利用機器視覺技術進行測量。在測量工件磨損度的時候由于存在較多的限制因素而無法進行，比如測量高速旋轉切削刀具的磨損度時必須取下刀具，那么在這種情況下測量難度增加。因此，利用機器視覺技術測量刀具的磨損度，避免了刀具的拆裝工作，使測量過程簡化便捷。

3　在焊接機器人中的應用

在機械人焊接作業(yè)中應用機器視覺技術，其原理是通過利用X光探傷儀、紅外線攝像儀和CCD攝像機等先進技術讓焊接設備設施擁有視覺功能，有助于提高焊接質量。視覺功能分為一維傳感、二維傳感及三維傳感三種，一維傳感為單光電體，即其檢查組件由一個或多個光電接收單位；二維傳感是利用電或機械掃描的手段獲取平面成像；三維傳感是通過對諸多的一維或二維傳感信息數(shù)據(jù)進行綜合處理所得。在焊接施工中存在諸多的作業(yè)無法由人工完成，在部分環(huán)境中也無法用人工進行施焊。比如存在核輻射的環(huán)境中，水下等環(huán)境中的施焊作業(yè)。在焊接領域利用機器視覺技術，避免了人工施焊過程中存在的各類問題，同時對焊縫熔池數(shù)據(jù)實現(xiàn)實時提取并進行分析，以獲得焊縫圖像。能夠預先對焊接性能、結構和組織進行分析處理，保障焊接質量。

4　結語

結合上述概述，隨著機械制造行業(yè)智能化和自動化的程度也來越高，對機器視覺技術的要求也越來越高，有效的促進了機器視覺技術的高速發(fā)展。對該項技術的研究探討，已經(jīng)引起了諸國的高度重視，投入了大量的人力、物力和資金。建立在如此發(fā)展形式之下，數(shù)據(jù)采集、分析、處理和對比已不再是該技術發(fā)展終點，機器視覺技術應該緊密結合自動化，同時在機械制造行業(yè)技術的發(fā)展和進步過程中，實現(xiàn)機械制造智能化的最終發(fā)展目標。

參考文獻：

［1］郭聯(lián)金，朱日龍，楊國卿.淺談機器視覺技術在自動化制造業(yè)中的應用［J］.機電一體化，2015（08）.

［2］王洪濤.淺析機器視覺技術在機械制造自動化中的應用［J］.電子制作，2012（11）.

［3］楊剛.機器視覺技術及其在機械制造自動化中的應用分析［J］.科技創(chuàng)新與應用，2015（08）.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.216

作者簡介：吳繼方（1990-），男，湖南新化人，本科，研究方向：機械設計制造及其自動化。