機(jī)械制造自動(dòng)化中引入機(jī)器視覺技術(shù)的思考

摘要：當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了智能化時(shí)代，將介入視覺技術(shù)引入機(jī)械制造業(yè)，能夠顯著提升制造精細(xì)化程度與科技化水平，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化這一方面的研究，并加大運(yùn)用推廣力度。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造；自動(dòng)化；機(jī)器視覺技術(shù)

傳統(tǒng)機(jī)械制造技術(shù)升級(jí)需要強(qiáng)化視覺技術(shù)與成像技術(shù)的融合，突破人工操作無法實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)，從而提高機(jī)械制造自動(dòng)化水平，本文主要針對(duì)這一方面進(jìn)行簡要分析。

一、 機(jī)器視覺技術(shù)簡析

機(jī)器視覺技術(shù)在國外發(fā)展較為成熟，在國內(nèi)起步較晚，機(jī)械視覺技術(shù)本質(zhì)上屬于智能監(jiān)控，核心技術(shù)主要分為三塊，第一塊是對(duì)物像信息的采集，第二塊是對(duì)物像進(jìn)行分析與測(cè)算，第三塊是對(duì)機(jī)器實(shí)施智能監(jiān)控。機(jī)器視覺技術(shù)運(yùn)用主要得益于CCD攝像技術(shù)的廣泛運(yùn)用，對(duì)采集的圖像開展分析處理，形成智能化報(bào)告，能夠有效提升機(jī)械制造質(zhì)量和效率。

二、 機(jī)器視覺技術(shù)運(yùn)用于機(jī)械制造自動(dòng)化的路徑

（一） 運(yùn)用于工件生產(chǎn)檢測(cè)環(huán)節(jié)

在工件檢測(cè)環(huán)節(jié)，以往都是采取人員操作或是純?nèi)斯z測(cè)的方式，不僅效率低下，而且容易出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)不一、摻雜次品的現(xiàn)象，從而影響到機(jī)械制造的精密度。將機(jī)器視覺技術(shù)運(yùn)用于工件檢測(cè)工作中，既可以有效防止人工檢測(cè)造成的標(biāo)準(zhǔn)不一問題，提高質(zhì)量控制效果，同時(shí)也不需要考慮工作時(shí)間等方面因素，保證檢測(cè)活動(dòng)持續(xù)、標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前國內(nèi)在汽車制造業(yè)上運(yùn)用較多，在圖像采集基礎(chǔ)上運(yùn)用數(shù)據(jù)模型開展分析識(shí)別、精準(zhǔn)定位，7秒之內(nèi)完成車身掃描體檢，檢測(cè)精準(zhǔn)度明顯提升，檢測(cè)效率也大為提高。

（二） 運(yùn)用于零件精密測(cè)量環(huán)節(jié)

將機(jī)器視覺技術(shù)運(yùn)用于零件精密測(cè)量，一個(gè)顯著的優(yōu)勢(shì)是增強(qiáng)了測(cè)量的準(zhǔn)確性和精準(zhǔn)度，構(gòu)成監(jiān)測(cè)體系的包括計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)、CCD攝像裝置以及光學(xué)元件，三個(gè)部分之間配套開展工作，對(duì)零件進(jìn)行精密測(cè)量。主要實(shí)施步驟是借助于光學(xué)元件對(duì)零件開展照射和成像，運(yùn)用纖維光學(xué)鏡進(jìn)行圖像放大處理，對(duì)放大后的圖像進(jìn)行CCD技術(shù)掃描，將數(shù)據(jù)錄入電腦系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)分析與處理中，對(duì)零件的邊緣進(jìn)行精準(zhǔn)顯示，一般為了獲取更加精準(zhǔn)位移量，還可以對(duì)零件位移開展測(cè)量，主要對(duì)兩者之間的數(shù)據(jù)差進(jìn)行測(cè)算。通常情況下零件兩條邊緣輪廓如果不在同一成像之中就表明尺寸具有誤差，反之則可以根據(jù)位移確定零件的具體尺寸。這一技術(shù)一般運(yùn)用于較小的精密零部件檢測(cè)。

（三） 運(yùn)用于工件預(yù)調(diào)測(cè)量環(huán)節(jié)

傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)調(diào)節(jié)儀器方式容易出現(xiàn)精準(zhǔn)度等方面的問題，將機(jī)器視覺技術(shù)與其有效結(jié)合起來，能夠進(jìn)一步提高測(cè)量儀器測(cè)量的精準(zhǔn)度，按照這一理念可以設(shè)計(jì)和研制出新型預(yù)調(diào)測(cè)量儀器。傳統(tǒng)儀器和方法進(jìn)行預(yù)調(diào)測(cè)量時(shí)，數(shù)據(jù)以光柵數(shù)顯示表顯示，實(shí)際效率比較低下，將機(jī)器視覺技術(shù)融合進(jìn)去，可以對(duì)光柵數(shù)顯示表進(jìn)行提升，既可以簡化操作過程，也可以實(shí)現(xiàn)工作效率和質(zhì)量的提升。

（四） 運(yùn)用于逆向工程測(cè)量環(huán)節(jié)

逆向工程屬于當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)常見的路徑，可以大大縮短自主研制的周期，實(shí)現(xiàn)制造技術(shù)的越級(jí)提升。影響機(jī)械制造業(yè)逆向工程的一個(gè)重要因素就是測(cè)量的精準(zhǔn)度，測(cè)量精準(zhǔn)程度越高，逆向研制與生產(chǎn)過程中的精密程度也就越高。將機(jī)器視覺技術(shù)運(yùn)用于機(jī)械制造逆向工程的測(cè)量環(huán)節(jié)，主要運(yùn)用三角法原理。首先要運(yùn)用機(jī)器視覺技術(shù)對(duì)工件輪廓實(shí)施精密測(cè)量，主要采取結(jié)構(gòu)光進(jìn)行照射，根據(jù)條紋反射形成的改變，對(duì)工件表面變化開展數(shù)據(jù)分析研究。在使用CDD技術(shù)采集圖像信息時(shí)，要將視頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行分析處理，然后傳送到圖像成型系統(tǒng)之中，最后塑造出工件的模型。

（五） 運(yùn)用于磨損程度測(cè)量環(huán)節(jié)

對(duì)工件磨損度進(jìn)行測(cè)量，也可以嘗試運(yùn)用機(jī)器視覺技術(shù)，國內(nèi)外多家研究機(jī)構(gòu)針對(duì)這一技術(shù)的運(yùn)用開展了研究，根據(jù)工件磨損后的亮度檢測(cè)分析其損耗程度，在部分領(lǐng)域也得到了小范圍試用，結(jié)合工件和不同零部件組合使用的精密度要求，對(duì)工件亮度進(jìn)行檢測(cè)和分析，運(yùn)用數(shù)據(jù)模型推算出工件磨損程度，對(duì)照運(yùn)行要求計(jì)算出使用壽命，這一項(xiàng)技術(shù)的研究與探索，具有積極的意義。

三、 國內(nèi)機(jī)械制造業(yè)機(jī)器視覺技術(shù)運(yùn)用的思考

國內(nèi)機(jī)械制造業(yè)智能化發(fā)展程度較快，但是起步晚、技術(shù)底子薄等問題，在一定程度上制約了制造業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的速度與質(zhì)量，在機(jī)器視覺技術(shù)運(yùn)用方面才剛剛起步，雖然取得了一定的進(jìn)展，但是大面積推廣運(yùn)用還有一個(gè)過程，對(duì)此應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化三個(gè)方面的工作。

（一） 充分吸收國外先進(jìn)技術(shù)

歐美、日本等地在機(jī)械制造自動(dòng)化生產(chǎn)中運(yùn)用機(jī)器視覺技術(shù)較為先進(jìn)，國內(nèi)規(guī)模較大的制造業(yè)企業(yè)可以采取技術(shù)引進(jìn)、設(shè)備購置等方式，引進(jìn)一批相對(duì)于國內(nèi)較為先進(jìn)的設(shè)備與技術(shù)，加快機(jī)械制造自動(dòng)化程度提升，讓機(jī)器視覺技術(shù)在其中發(fā)揮更為廣泛和深入的作用。

（二） 加大政策技術(shù)扶持力度

機(jī)器視覺技術(shù)在機(jī)械制造自動(dòng)化方面具有重要的作用，也代表了今后的方向與趨勢(shì)，國家和省市應(yīng)當(dāng)在專項(xiàng)資金扶持、專利申報(bào)獎(jiǎng)勵(lì)、項(xiàng)目建設(shè)補(bǔ)助等方面，出臺(tái)較有針對(duì)性的政策，對(duì)這一方面的技術(shù)研發(fā)和行業(yè)發(fā)展進(jìn)行推動(dòng)，不斷提升科技在生產(chǎn)力中的貢獻(xiàn)份額。

（三） 發(fā)揮行業(yè)抱團(tuán)研發(fā)作用

對(duì)于機(jī)械制造行業(yè)而言，企業(yè)之間要嘗試抱團(tuán)研發(fā)，借鑒國內(nèi)汽車自動(dòng)變速箱合作研究的方式，集中人力與資金進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，避免各自為政浪費(fèi)資源，依靠行業(yè)企業(yè)抱團(tuán)的力量提升科技研發(fā)水平和運(yùn)用力度。

綜上所述，將機(jī)器視覺技術(shù)運(yùn)用于機(jī)械制造自動(dòng)化行業(yè)，具有較好的前景和重要的價(jià)值，當(dāng)前應(yīng)當(dāng)加快這一方面的科技研發(fā)，并積極推廣到實(shí)踐運(yùn)用中，進(jìn)一步提升機(jī)械制造自動(dòng)化和智能化程度。

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[3]張建中，何永義，李軍.機(jī)器人裝配視覺定位應(yīng)用研究[J].機(jī)電工程，2011（08）.

作者簡介：

朱梓清，江蘇省常州市，常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院。