機(jī)器視覺(jué)技術(shù)及其在機(jī)械制造自動(dòng)化中應(yīng)用的探討①

魏耀武

摘要：近年來(lái)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，促進(jìn)我國(guó)科技水平的提升。隨著社會(huì)進(jìn)步與科技發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)被廣泛運(yùn)用在機(jī)械制造自動(dòng)化當(dāng)中，并且對(duì)提高機(jī)械制造自動(dòng)化水平產(chǎn)生著重要作用。本文就機(jī)器視覺(jué)技術(shù)及其在機(jī)械制造自動(dòng)化中應(yīng)用展開探討。

關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺(jué)技術(shù);機(jī)械制造行業(yè);自動(dòng)化

引言

有些企業(yè)開始以人的思維模式過(guò)程為基礎(chǔ)，研發(fā)出人工智能的軟件或機(jī)器設(shè)備;有些企業(yè)則選擇將人類的外部感官作為研究對(duì)象，制造出機(jī)械臂、機(jī)械眼睛等等，所以機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)于機(jī)械制造行業(yè)非常重要。

1 機(jī)械視覺(jué)技術(shù)特點(diǎn)概述

機(jī)械視覺(jué)技術(shù)經(jīng)過(guò)攝像機(jī)把實(shí)際事物的圖像輸入到處理中心當(dāng)中，之后研究與分析圖像亮度和顏色，之后把這些信息轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，這樣可以保證其內(nèi)部特征被計(jì)算機(jī)電腦端所識(shí)別，最后把檢查得到的結(jié)果告訴操作人員，保證檢測(cè)作業(yè)擁有現(xiàn)實(shí)作用。根據(jù)技術(shù)特征分析，機(jī)械視覺(jué)技術(shù)的測(cè)量精準(zhǔn)程度比較高，其工作質(zhì)量高，可以長(zhǎng)時(shí)間處在作業(yè)狀態(tài)當(dāng)中，根據(jù)數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)的實(shí)際環(huán)境，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)遺忘的現(xiàn)象。

2 在機(jī)械制造自動(dòng)化的工作中加入機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用

2.1機(jī)械工件檢測(cè)應(yīng)用

機(jī)械視覺(jué)技術(shù)能夠通過(guò)攝像機(jī)色差等功能，對(duì)部件表面的缺陷有效檢測(cè)，以便為工件質(zhì)量的評(píng)定提供參照。期間，機(jī)械加工、內(nèi)燃機(jī)、摩托車等汽車制造業(yè)的生產(chǎn)方式通常為大批量機(jī)械生產(chǎn)，由于配件的數(shù)量過(guò)于龐大，采取傳統(tǒng)的人工檢測(cè)方式勢(shì)必會(huì)造成檢測(cè)效率下降，并且在人工成本的損耗方面，也無(wú)法貼合現(xiàn)階段企業(yè)經(jīng)濟(jì)性發(fā)展需求。而站在機(jī)械配件的檢測(cè)質(zhì)量角度來(lái)看，人工檢測(cè)工作由于檢查人員素質(zhì)水準(zhǔn)參差不齊，且在長(zhǎng)時(shí)間工作中出現(xiàn)疲勞與視覺(jué)分辨率下降等問(wèn)題，同樣極易影響產(chǎn)品的質(zhì)量，導(dǎo)致企業(yè)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力無(wú)法被保障，同時(shí)對(duì)機(jī)械工件的使用也埋下了故障隱患。機(jī)械視覺(jué)技術(shù)的有效利用，一方面能夠有效解決人工檢測(cè)素質(zhì)不足的狀況，通過(guò)相對(duì)完善且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目刂茀?shù)，憑借智能計(jì)算機(jī)與自動(dòng)化識(shí)別系統(tǒng)對(duì)部件表面有效探測(cè)，由此得出更加詳細(xì)的數(shù)據(jù)列表，為檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和企業(yè)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)性提供了保障;另一方面技術(shù)應(yīng)用能夠?qū)z測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)控制端，確保制備流程能夠有效參照，這同樣為配件質(zhì)量水準(zhǔn)的提升提供了拓展平臺(tái)，同時(shí)鞏固了企業(yè)在市場(chǎng)環(huán)境中的競(jìng)爭(zhēng)地位。例如，在連桿結(jié)合爆口檢測(cè)工作開展時(shí)，通常破口長(zhǎng)度不超過(guò)2.5mm或面積不超過(guò)3mm2則能夠視為合格，若是人工進(jìn)行檢驗(yàn)，則其中數(shù)據(jù)偏差極難被細(xì)致核查，而機(jī)械視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)的有效利用，卻能夠?qū)ζ瓶趨^(qū)域的光反射進(jìn)行收集，以此通過(guò)攝影機(jī)轉(zhuǎn)換為電能信號(hào)，并通過(guò)相應(yīng)處理元件為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)結(jié)果，如此便更直接的了解配件詳情，也保障了檢測(cè)工作的質(zhì)量。現(xiàn)階段，國(guó)外在機(jī)械視覺(jué)技術(shù)方面的應(yīng)用已經(jīng)通過(guò)激光等技術(shù)措施達(dá)到了非常先進(jìn)的水準(zhǔn)，更在機(jī)械加工與汽車等精細(xì)化制造行業(yè)有了大范圍的應(yīng)用，不但取得了配件加工質(zhì)量的保障，同時(shí)更有效降低了產(chǎn)品的成本消耗，為后續(xù)行業(yè)科學(xué)化體系構(gòu)建打下了扎實(shí)的系統(tǒng)基礎(chǔ)。

2.2機(jī)械工件測(cè)量應(yīng)用

第一，機(jī)械視覺(jué)技術(shù)主要利用參照物和間距之間的比較，對(duì)某些零部件使用精細(xì)化測(cè)量方法，相關(guān)檢測(cè)系統(tǒng)包含三個(gè)，分別是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、攝像頭系統(tǒng)以及光學(xué)系統(tǒng)，其工作原理是利用測(cè)量部件在平行光當(dāng)中呈現(xiàn)的具體投影，使用顯微光學(xué)鏡仔細(xì)檢查部件的輪廓，并且把獲得的數(shù)據(jù)信息經(jīng)過(guò)放大之后輸入到計(jì)算機(jī)當(dāng)中，這樣便可以獲得成像數(shù)據(jù)信息，獲得此輪廓的實(shí)際位置，為了得到更加精確的參數(shù)，只要將部件在攝像頭的范圍中進(jìn)行引動(dòng)，便可以保證數(shù)據(jù)信息測(cè)量的精準(zhǔn)性以及可靠性，該系統(tǒng)被充分運(yùn)用在大批量部件生產(chǎn)作業(yè)的測(cè)量過(guò)程中，根據(jù)體積比較小的部件進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，具備十分明顯的優(yōu)點(diǎn)。第二，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)可以預(yù)調(diào)以及測(cè)量工件。在傳統(tǒng)測(cè)量過(guò)程中，經(jīng)常使用光學(xué)投影展開準(zhǔn)確定位，利用光柵數(shù)顯表可以把其具體讀數(shù)測(cè)量出來(lái)，此技術(shù)的要求比較高，消耗了更多的人力，但是很難保證其工作效率。而新型預(yù)調(diào)測(cè)量設(shè)備的使用，把傳統(tǒng)測(cè)量手段和機(jī)械視覺(jué)技術(shù)整合起來(lái)，也就是說(shuō)，在光柵技術(shù)前提下增添相應(yīng)的自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)械視覺(jué)技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的預(yù)調(diào)測(cè)量手段，讓其操作程序更加簡(jiǎn)單，這在很大程度上提升了作業(yè)質(zhì)量與效率，保證了測(cè)量作業(yè)的精準(zhǔn)性、真實(shí)性以及可靠性。第三，機(jī)械視覺(jué)技術(shù)被運(yùn)用在逆向工程項(xiàng)目當(dāng)中工件測(cè)量。此工程項(xiàng)目指的是使用測(cè)量設(shè)備展開定制工件的測(cè)量作業(yè)，依照相關(guān)數(shù)據(jù)信息建立一個(gè)完善的三維坐標(biāo)圖，之后利用CAD/CAM加工圖像，最終使用CNC加工機(jī)建立相應(yīng)模型。數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)性對(duì)模型質(zhì)量產(chǎn)生著最為直接的影響，其在逆向工程當(dāng)中產(chǎn)生著非常重要的作用。隨著我國(guó)社會(huì)進(jìn)步與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)被廣泛運(yùn)用在工件測(cè)量作業(yè)過(guò)程中，也就是現(xiàn)階段的輪廓測(cè)量技術(shù)，此技術(shù)得以形成的前提條件是三角方法，使用線結(jié)構(gòu)光測(cè)量工件的具體輪廓。讓工件的表層出現(xiàn)不一樣的條紋，分析工件表層的輪廓。與此同時(shí)，使用CCD社區(qū)圖像的時(shí)候，通過(guò)三次信號(hào)的運(yùn)轉(zhuǎn)之后才能存儲(chǔ)，分別是視頻、模擬以及數(shù)字三種信號(hào)。之后把保留的信息傳送到監(jiān)視器當(dāng)中，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)處理相關(guān)圖像，最終便可以得到一個(gè)工件模型圖。第四，計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)被廣泛運(yùn)用在工件磨損的測(cè)量作業(yè)過(guò)程中，某些部件在不同因素的影響之下，經(jīng)常發(fā)生磨損現(xiàn)象，一般情況下，要想保證其檢修作業(yè)的正常展開，應(yīng)做好針對(duì)性的檢測(cè)以及評(píng)估作業(yè)，只有這樣，才可以保證零部件的使用與工業(yè)發(fā)展實(shí)際要求相符。然而，在具體情況當(dāng)中，把高速切割機(jī)當(dāng)做例子，需要將刀具拆除，才可以展開檢測(cè)作業(yè)，這樣一方面提高了檢測(cè)作業(yè)的困難程度，另一方面為檢測(cè)作業(yè)的順利進(jìn)行增添了更多的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。所以機(jī)械視覺(jué)技術(shù)在工件損壞測(cè)量作業(yè)當(dāng)中的額廣泛運(yùn)用，可以節(jié)省道具拆卸與安裝的環(huán)節(jié)，不斷優(yōu)化檢測(cè)程序，防止零部件出現(xiàn)二次傷害。

2.3焊接機(jī)器人應(yīng)用

許多零件的磨損度由于各方面原因不能進(jìn)行測(cè)量，所以在機(jī)器人焊接過(guò)程中，加入機(jī)器視覺(jué)技術(shù)。這是一種利用射線探傷儀器、紅外線攝像儀器、CCD攝像儀器等增加機(jī)器人焊接的視覺(jué)能力，幫助焊接機(jī)器人提高焊接的質(zhì)量。視覺(jué)能力由一維、二維、三維這3種傳感組成。對(duì)一維傳感的組件進(jìn)行檢測(cè)有一個(gè)或者多個(gè)的接收光電單位;二維傳感就是利用電力設(shè)備或者機(jī)械設(shè)備對(duì)零件進(jìn)行平面掃描;對(duì)多個(gè)一維傳感和二維傳感信息進(jìn)行信息處理及整合，可以得到三維傳感。因?yàn)楹附庸ぷ鞯奈ｋU(xiǎn)性較大，容易對(duì)施工人員的生命安全產(chǎn)生威脅，所以只能利用焊接機(jī)器人進(jìn)行工作，不能人為操作。但是現(xiàn)階段，擁有機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的焊接機(jī)器人不能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用，其技術(shù)還有許多需要完善和研究的問(wèn)題，科學(xué)技術(shù)人才要幫助機(jī)器人進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)同步、可靠、智能、可控制能力及焊接精準(zhǔn)度的全面提升，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造行業(yè)全面自動(dòng)化的理想化工作狀態(tài)，推動(dòng)我國(guó)制造行業(yè)的不斷發(fā)展。

結(jié)語(yǔ)

機(jī)械視覺(jué)技術(shù)術(shù)被廣泛運(yùn)用在機(jī)械制造自動(dòng)化當(dāng)中，一方面保證了機(jī)械數(shù)據(jù)信息的收集和處理質(zhì)量，為我國(guó)機(jī)械制造自動(dòng)化的快速發(fā)展奠定了良好的參數(shù)條件，另一方面可以為其他新型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展打下基礎(chǔ)，利于未來(lái)的新興科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，因此，相關(guān)人員要掌握機(jī)械視覺(jué)技術(shù)相關(guān)知識(shí)，只有這樣，才可以保證我國(guó)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 何勇.機(jī)器視覺(jué)技術(shù)及其在機(jī)械制造自動(dòng)化中的應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2016.

[2] 李仁杰.機(jī)器視覺(jué)技術(shù)及其在機(jī)械制造自動(dòng)化中的應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2016.

（作者單位：河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司黃金葉生產(chǎn)制造中心）