機器視覺技術在機械制造自動化中的應用

滕 悅，徐少川

（遼寧科技大學，遼寧 鞍山 114000）

機器視覺技術在機械制造自動化中的應用

滕 悅，徐少川

（遼寧科技大學，遼寧 鞍山 114000）

伴隨現代科技的不斷進步，機器視覺技術在機械制造自動化中的應用逐漸完善，并且在多個領域都發揮較為重要的作用。機器視覺技術是通過運用計算機技術進行人體視覺的模擬，因其運行速度快、信息量大等特點逐漸受到很大的關注。近年以來，機器視覺技術在機械制造業中有著較好的發展，這對機械制造自動化水平的提升有一定的促進作用。

機器視覺技術；機械制造；工件檢測；逆向工程

機器視覺技術是將人類視覺模擬作為基礎，對物體進行識別的技術，其可以用作精密的測量，也可以在惡劣的環境中實施監控，而在生產中也有實時檢測并且提升工作效率的作用。將機械制造自動化與機器視覺技術相結合對其發展有很大的意義。

1 機器視覺技術概述

機器視覺技術作為一種利用計算機對人類視覺功能進行模擬的技術，在實際精密性檢測及智能監控等方面有較大的優勢。機器視覺技術從CCD攝像技術的開發入手，將具象轉換成為圖像輸出，并且對顏色和亮度進行綜合分析，將信息轉變成為數碼信號，并且進一步依據特征進行判斷。這樣，一方面可以得出檢測的結果，另一方面也可以根據檢測結果來執行具體指標，根據運用結果來進行對應操作指示。這項技術有著工作迅速、運行噪聲低以及運用靈活的特點，并因工作時間較久而對環境更為適應。

2 機器視覺技術在自動化制造機械中的發展

2.1 機器視覺技術運用于工件檢測

機器視覺系統在對部件表面存在的缺陷進行實際探測方面有著優勢，并且當前我國機械加工，包括汽車制造領域的生產方式都是大批量的，因其數目大，在檢測中需要耗費大量的人力、物力資源。而檢測人員的技術水平是不平齊的，比較容易受到自身身體因素的影響，在檢測過程中缺少較為規范的引導，從而致使檢測結果不夠精確，在出產品質等方面也有一定影響。機器視覺系統可以在一定層次上彌補人工檢測的失誤，對部件表面的缺陷進行檢測，也可以節省人力和物力，提高檢測精確性。這其中比較典型的就是爆口檢測，其技術標準要求的接合面先行長度不應當超過2.5 mm，機器視覺檢測系統在工件破口的區域進行光照反射，并適當運用CCD元件進行圖像轉化，處理電量信號綜合分析的數據結果。在實際應用中，可以采用對比的形式設定一定的閾值，選取標準工件作為參照標準物，分析各種數值之后作為標準進行工件的檢測。當前，西方國家機器視覺系統的整體發展涉及機械加工制造、汽車、電器等諸多領域，并且伴隨著當前世界投入市場資源力度的加大，機器視覺技術逐漸取得更優異的成效。對西方一些國家的汽車領域進行研究發現，總和三維成像和模型可以在很短時間內選取成像較好的點并完成掃描雷達的工作。在我國所研制的激光檢測方案中，CCD技術是機器視覺系統中重要的實踐方案，并且能測出物體的三維坐標，大幅提升實際的生產效率。

2.2 機器視覺系統運用于工件的測量

2.2.1 準確地測量和檢驗機械的零部件

運用機器視覺系統可以準確地對機械的零部件進行測量和檢驗，并且其檢驗系統包含計算機網絡數據處理、攝像技術和光學系統的處理。具體的工作原理是通過提供平行光束作為光源進行零部件的照射，再通過顯微技術進行輪廓的放大，進一步運用CCD攝像技術進行電腦網絡系統的輸入，測算出零件輪廓的具體位置。但是，若想得到位移量，更重要的是對測量零部件進行一定的位移，并計算出結果的差值。如果測量中發現多個零件的輪廓出現在同一個像中，就可以適當改變被測零件的尺寸，這對零件的生產和檢測具有十分重要的作用。

2.2.2 整體提升工件預先調配的標準

機器視覺技術能夠整體提升工件預先調配的標準。我國傳統的調配方式是利用物理學知識進行位置確定，從而利用光柵數值顯示讀數，而這樣的方式技術要求較高，人力耗費較大，對工作效率的提升有困難。新型測量設備可以從根本上改善測量的方法，并且與現代化的技術結合，在整體項目工程上進行自動控制，一方面可以簡化操作流程，另一方面則可以提升工作效率。

2.2.3 逆向工程中工件的測量

所謂“逆向工程”，就是在使用測量儀器進行工件測量的時候，運用數學方式建立三維坐標，并運用CAD等繪圖軟件進行圖像的處理，最終由對應的處理機器來處理模型。其中，數據測量的準確性與建模的整體特征有關，而且在逆風項目的處理中，數據測量也展現出其重要特性。隨著我國機械自動化進程不斷加深，機器視覺工程在工件設計中運用得更為廣泛，其所采用的基礎方法是三角建立法，通過線性的結構進行輪廓的測量，也可以通過平行光束在工件表面投射來進行條紋的反射。其中，CCD進行條紋圖像攝取的時候需要3次信號轉出才能夠保存，與此同時，將信息轉移到監視器中，在經過計算機處理之后得到工件的模擬方案。

2.2.4 在測量工件磨損度的同時進行測量

機器視覺系統可以在測量工件磨損度的同時進行測量，但是因為不同方面的原因，許多工件不能進行磨損度的實際測量，并且在高速切割機器刀具磨損的時候需要拆卸刀具，無形之中提升了檢測的困難程度，因此可以運用機器視覺技術進行磨損度的測算，進而優化測算的進程。

2.3 在機器人焊接中的應用

在焊接機器人的過程中，該技術通過使用Χ光線和CCD攝像機進行攝像，讓焊接的視覺功能更為完善，也可以整體提升機器人焊接質量。這里所說的“視覺功能”包含多維傳感，接收一個或者多個光電單位的稱為一維傳感組件，而接收電及機械掃描的是二維傳感平面，經過這兩者的結合可以得出三維傳感，而因為焊接工作本身就有著較大的危險，部分操作不能人為地控制，部分工作環境也很不適合人工作業。在焊接的復雜進程中，造價較高的機器視覺系統還沒有被十分廣泛地應用，對焊接的控制及特征識別等方面的研究要更為顯著。目前，我國一些實力較為雄厚的企業已經在進行機器視覺技術的開發。當前，機器視覺技術焊接機器人在航天、汽車等多個領域都有所涉獵，并且成效都較為不錯。

3 結束語

機器視覺技術以人類視覺模擬為基礎，對物體進行識別的技術，其可以用作精密的測量，也可以在惡劣的環境中實施監控。該技術通過運用計算機技術進行人體視覺的模擬，因其運行速度快及信息量大等特點逐漸受到很大的關注。機器視覺系統通過準確測算機械的部分零件，運用計算機網絡技術、CCD攝像技術和光學系統處理，而且該系統可以在一定層次上彌補人工檢測的失誤，對部件表面的缺陷進行檢測，也可以節省人力和物力，提高檢測的精確性。當前，西方國家的機械視覺技術在機械、汽車和電器方面有著較好的運用，更多的國家也投入其中進行技術研究，取得較為優異的成效。我國也已經有實力雄厚的企業進行機器視覺技術的開發，在航天、汽車等多個領域都取得較為優異的成效。

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［2］李仁杰.機器視覺技術及其在機械制造自動化中的應用［J］.黑龍江科技信息，2016（12）：80.

［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］.科技創新與應用，2015（24）：143.

TH164；TP391.41

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.21.143

2095－6835（2017）21－0143－03

〔編輯：劉曉芳〕