略論在機(jī)械制造自動(dòng)化中機(jī)器視覺技術(shù)的運(yùn)用

郭小楠

摘要：本文分析了機(jī)器視覺技術(shù)概述，并提出了機(jī)械制造自動(dòng)化中機(jī)器視覺技術(shù)的運(yùn)用，機(jī)器視覺技術(shù)的需求在不斷的增加，技術(shù)也在不斷發(fā)展和完善，這表明它將更有效地推動(dòng)機(jī)械制造和自動(dòng)化技術(shù)向更智能化的方向發(fā)展。

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

中圖分類號(hào)：G210.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：190216881

一、引言

在當(dāng)今社會(huì)，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展促進(jìn)了機(jī)械制造業(yè)的技術(shù)水平。同時(shí)，機(jī)器視覺技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展。機(jī)器視覺技術(shù)可以使用計(jì)算機(jī)代替人眼進(jìn)行物體識(shí)別，精確定位和測(cè)量。如果工作環(huán)境惡劣并且難以控制手動(dòng)監(jiān)控，則可以引入機(jī)器視覺技術(shù)來(lái)進(jìn)行作業(yè)，機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用可以在一定程度上促進(jìn)工作效率的提高和勞動(dòng)力資源的節(jié)約。

二、變電站系統(tǒng)二次設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.機(jī)器視覺技術(shù)（Machine vision technology）是利用計(jì)算機(jī)模擬人類視覺功能，準(zhǔn)確提取、分析、測(cè)量和監(jiān)控目標(biāo)圖像信息的技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)首先需要使用CCD（Charge CoupledDevice，電荷耦合器件）攝像技術(shù)來(lái)獲取物體圖像信息。在轉(zhuǎn)換特定的物體圖像后，它成為所需的圖像，然后輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，然后進(jìn)行分析和測(cè)量。最后，根據(jù)分析結(jié)果，將結(jié)果直接轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)并輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種機(jī)器的智能監(jiān)控。

2.機(jī)器視覺系統(tǒng)的輸出是計(jì)算、分析和處理的結(jié)果。系統(tǒng)的圖像處理部分對(duì)CCD攝像系統(tǒng)獲取的目標(biāo)圖像信號(hào)進(jìn)行處理。通過(guò)像素、亮度以及顏色等信息，把圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)一步運(yùn)算這些信號(hào)，獲取物象目標(biāo)的基本外觀特征，與系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)置的條件相結(jié)合，將運(yùn)算結(jié)果輸出為各種物象特征數(shù)據(jù)。上位機(jī)在獲取到運(yùn)算結(jié)果后，再利用控制系統(tǒng)、I/0系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的操作。

三、機(jī)械制造自動(dòng)化中機(jī)器視覺技術(shù)的運(yùn)用

1.在精密測(cè)量中的運(yùn)用

機(jī)器視覺技術(shù)可用于自動(dòng)化機(jī)械制造的精密測(cè)量，即將精密測(cè)量部件以光學(xué)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)和CCD攝像機(jī)的形式放置在測(cè)量環(huán)境中。同時(shí)利用光源對(duì)檢測(cè)部位進(jìn)行照射處理，并保障其處在CCD相面位置，繼而利用顯微鏡將檢測(cè)部位輪廓呈現(xiàn)出來(lái)，就此獲取到精密測(cè)量信息。此外，在檢測(cè)部位測(cè)量過(guò)程中基于檢測(cè)對(duì)象位移的基礎(chǔ)上以2次輪廓檢測(cè)形式來(lái)滿足測(cè)量對(duì)象數(shù)據(jù)獲取條件，并精準(zhǔn)化測(cè)量結(jié)果，將測(cè)量誤差控制到最低限度。另外，在逆向工程精密測(cè)量過(guò)程中應(yīng)注重充分發(fā)揮3D功能，將測(cè)量工件轉(zhuǎn)化為CAD/CAM圖形形式，并傳送至CNC對(duì)其進(jìn)行加工處理，形成高效率工件檢測(cè)狀態(tài)。例如，在電子接插件檢測(cè)過(guò)程中即可通過(guò)對(duì)機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用將尺寸誤差控制至0.01mm。

2.在機(jī)器人自動(dòng)焊接領(lǐng)域中的運(yùn)用

機(jī)器視覺技術(shù)在機(jī)器人焊接過(guò)程中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在機(jī)械制造部分自動(dòng)焊接過(guò)程中，安裝CCD攝像機(jī)、x射線探傷儀等圖像采集部件。并基于模擬焊接工人視覺功能的基礎(chǔ)上提升整體焊接質(zhì)量，且以自動(dòng)化形式來(lái)提升作業(yè)安全性。如，強(qiáng)弧光等作業(yè)環(huán)節(jié)中均可利用機(jī)器視覺技術(shù)對(duì)焊接參數(shù)、焊接環(huán)境數(shù)據(jù)等進(jìn)行提取，繼而由此來(lái)提升整體施工水平。此外，在機(jī)器人自動(dòng)焊接過(guò)程中要求相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)注重利用計(jì)算機(jī)視覺功能，檢測(cè)熔池形狀、熔透控制等等，繼而為準(zhǔn)確性機(jī)器焊接行為的展開提供有利的基礎(chǔ)條件。另外，就當(dāng)前的現(xiàn)狀來(lái)看，我國(guó)在機(jī)器視覺技術(shù)發(fā)展過(guò)程中著重強(qiáng)調(diào)了將其應(yīng)用于汽車、管道、航天等領(lǐng)域，繼而由此達(dá)成高標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械制造狀態(tài)。

3.在工件定位中的運(yùn)用

針對(duì)目前的情況，機(jī)器視覺技術(shù)也可以應(yīng)用于工件定位，具體體現(xiàn)在機(jī)械制造工程的過(guò)程中涉及的加工件的位置可以通過(guò)在工作環(huán)境中放置1-2個(gè)CCD攝像機(jī)來(lái)確定。最終達(dá)成自動(dòng)化卸料加工目標(biāo)。例如某公司在機(jī)械產(chǎn)品加工過(guò)程中即依據(jù)自身機(jī)械制造現(xiàn)狀研發(fā)了PCB自動(dòng)化V槽切割機(jī)，同時(shí)基于設(shè)定3臺(tái)CCD攝像機(jī)的基礎(chǔ)上對(duì)PCB板進(jìn)行定位處理，最終形成自動(dòng)下料的機(jī)械制造目標(biāo)。此外，基于100萬(wàn)像素CCD攝像機(jī)應(yīng)用的基礎(chǔ)上將定位精準(zhǔn)度控制在了<0.1mm的范圍內(nèi)，提升了整體作業(yè)效率。因而在此基礎(chǔ)上，當(dāng)代企業(yè)在生產(chǎn)活動(dòng)開展過(guò)程中應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)對(duì)機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用，達(dá)成高效率生產(chǎn)目的，且就此滿市場(chǎng)發(fā)展需求。

4.在工件檢測(cè)中的運(yùn)用

針對(duì)目前的情況，機(jī)器視覺技術(shù)在自動(dòng)化機(jī)械制造工件檢測(cè)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一機(jī)器視覺技術(shù)在我國(guó)汽車生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用是基于產(chǎn)品加工過(guò)程中的批量生產(chǎn)。即突破了傳統(tǒng)人工檢測(cè)模式的限制，對(duì)工件質(zhì)量、數(shù)據(jù)、輪廓等展開深入的探測(cè)行為。

5.逆向工程中的工件測(cè)量

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器視覺技術(shù)在逆向工程工件測(cè)量中得到了廣泛的應(yīng)用，即快速輪廓視覺測(cè)量技術(shù)。這一技術(shù)以三角法作為建立基礎(chǔ)，通過(guò)線結(jié)構(gòu)光來(lái)對(duì)工件表面輪廓進(jìn)行測(cè)量。將平面條紋結(jié)構(gòu)光投射于工件表面中，從而產(chǎn)生了不同條紋變形，分析表面輪廓變化。CCD來(lái)攝取條紋圖像時(shí)，需通過(guò)3次信號(hào)轉(zhuǎn)后才得以保存，經(jīng)由視頻信號(hào)、模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)。并把存儲(chǔ)信息向監(jiān)視器傳輸，采取計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)來(lái)對(duì)圖像急性處理，從而得出工件模型圖。

6.磨損度的測(cè)量

在機(jī)械制造過(guò)程中，測(cè)量磨損度也十分關(guān)鍵。許多機(jī)械設(shè)備工件因未能對(duì)因素充分考慮使測(cè)量磨損度進(jìn)展困難，例如在對(duì)切割機(jī)磨損度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，因這種機(jī)械設(shè)備攜帶有利刃，對(duì)其測(cè)量需要把有關(guān)刀具進(jìn)行拆除，在一定程度上增加了測(cè)量的難度。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著制造業(yè)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，對(duì)機(jī)器視覺技術(shù)的需求也在不斷增加。同時(shí)，它還決定了機(jī)器視覺應(yīng)該從簡(jiǎn)單的分析、數(shù)據(jù)采集、傳輸和動(dòng)作判斷發(fā)展到更開放的方向。這一趨勢(shì)也間接表明機(jī)器視覺將與自動(dòng)化相結(jié)合，機(jī)器視覺本身就是自動(dòng)化的組成部分之一，由于機(jī)器視覺技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，也表明它將更有效地推動(dòng)機(jī)械制造和自動(dòng)化技術(shù)向更智能化的方向發(fā)展。