自動裝配生產線的機器視覺識別系統

李鑄 賈雪健

摘要：文章首先分析了自動裝配生產線機械視覺識別系統功能設計方向。以及在開發過程中需要重點完善的部分其次，重點探討零件識別與圖像處理在機械視覺識別系統中的實現措施，以及各項功能開發設計中優化自動裝配生產線的措施，綜合提升機械視覺識別系統使用功能穩定性。

關鍵詞：自動裝配生產線；機器視覺識別；識別系統

一、 基于機械視覺識別的零件裝配系統設計

基于機械視覺識別技術基礎上，對零件裝配系統進行設計。能夠根據零件的圖形識別與定位進行自動抓取，從而完成生產過程中的自動裝配。機械識別系統在其中發揮著主要控制作用，也是前期各項裝配功能實現不可缺少的環節，在對系統進行設計時，需要體現動態特征，能夠根據零件的圖。圖像識別結果確定抓取的具體方法，并通過動態監管，反映出零件運動的實時位置。該技術應用后，大幅度提升了自動裝配生產線的工作效率，也能避免在生產過程中出現抓取錯誤以及其他生產質量問題。基于機械視覺技術基礎上所構建的零件裝配系統，在具體運用過程中，需要強調攝像機對停車位置的抓捕控制能力，以及在整體裝配過程中零件之間的相互控制形式。確定最佳抓捕位置，確保后續生產任務可以流暢開展，對于機械視覺系統的柔性裝配設計是整體功能實現的核心部分。

二、 零件識別與圖像處理措施

1、 預處理與分割

基于機械識別進行的自動裝配生產線零件抓取系統設計，首先需要對零件進行預處理與分割，判斷零件的圖像參數。在運輸的過程中，能夠根據掃描所得到的參數，利用CCD攝像機對零件所在位置，以及零件的基本圖形生成預期模型。確定零件在生產運行過程中的邊緣信息，并根據處理過程中所獲得的保持結果，對零件的最終參數強度進行控制，達到最佳濾波效果。排除在分析過程中干擾因素帶來的影響，并在此基礎上進行濾波后的預處理。通過預處理并對圖像進行獨立分割后，能夠確定單一零件所在位置。在此基礎上開展的后續分析任務，彼此之間才不會產生干擾。預處理與分割過程中，對于參數干擾還應該加強控制，能夠在分割過程中排除干擾，最大程度確保使用安全性。為簡化圖像處理，提高識別的速度和準確性，將裝零件的托盤漆成黑色，與零件的亮色形成較大反差，其直方圖呈現明顯的雙峰，采用二值化方法對圖像進行分割。分割的闌值由最優闌值化方法確定，直方圖采用正態分布的概率密度函數近似，正態分布參數的估計按照使物體和背景間的灰度變化最大化來選取。

2、 特征提取與識別

對零件圖像進行識別處理中需要針對零件的特征進行提取，通過特征提取確定零件邊緣信息，并對零件的邊緣數據精準描述。在此基礎上，構建生成零件識別后的圖像綜合處理控制能力，根據處理過程中的各類分割信息，對最終的功能結構進一步強化。特征提取與識別是相對的功能，需要連續進行，并且在特征提取分析期間。還應該描述出零件在自動裝配生產線上的運動情況，在此基礎上才能夠根據零件的運動情況以及具體所在位置，確定接下來需要進行的生產任務。在特征提取以及識別過程中，對于圖像的預處理參數誤差需要及時調整，這一環節最重要的是對邊緣特征精準確定，并對預處理階段產生的各類分割誤差校對。確保特征提取識別后最終的圖像綜合控制能力能夠得到提升，才能進入到接下來的自動裝配生產階段。對生產過程中的各類特征進行動態描述，識別零件的具體位置，進行自動化抓取，完成對零件的綜合控制。

3、 零件定位

基于零件識別與圖像處理基礎上進行的零件自動裝配，最終功能是對零件進行定位。在零件定位后，配合抓取動作，直接完成零件的生產調控。抓取過程中綜合調整零件的各項參數，根據參數反饋以及邊緣描述確定零件所在位置，由于在自動裝配生產線中零件是不斷變化的，因此，還需要根據零件的運動速度確定接下來的所在位置。實現對零件的自動抓取功能。在零件定位過程，需要進行三次掃描，前兩次掃描是對位置的調整，而第三次掃描則是判斷臨像間的距離。在零件定位過程中的三次掃描是連續，且需對掃描過程中對零件與間隔零件之間的位置距離，使用數據描述定位。

三、 自動抓取裝配功能的實現

自動裝配生產線中，機械識別系統應用，實現對零件的自動抓取裝配功能。需要充分考慮零件定位后與后續圖像處理之間的關系以及各項參數變化是否符合最佳抓取點，在抓取過程中根據零件的移動速度對，不同時間所處位置做出合理判斷，從而實現在自動抓取過程中對零件的動態位置特征提取。視覺識別系統中，攝像機會對零件的動態運動情況進行補助，并判斷零件在自動發展變化過程中是否彼此之間存在干擾，并通過攝像機的目標定位來確定零件的移動參數，進而實現對內部參數的調整，達到最理想的控制效果。自動抓取功能的實現需要在視覺識別系統設計過程中進行仿真驗證，模擬自動抓取裝配的整體過程，并對零件動態運動情況加以有效判斷，觀察是否在運動過程中。對零件的所在位置進行補助確定接下來的功能裝配形式。并根據所構建的自動裝配生產線機械識別系統，進行仿真實驗驗證，對自動抓取裝置的功能性進行檢測，觀察在抓取過程中機械控制能力是否達到最佳效果，以及機械手之間的相互輔助控制能力。達到預期開發設計目標后，才能針對各項功能繼續深入完善，實現在機械生產過程中，對機械生產零件的自動調控抓取。并在使用過程中，根據參數動態變化情況，進行自動抓取識別系統調整。

四、結語

筆者將機器視覺系統應用在削刀架裝配生產線上，通過視覺傳感器獲取零件的位置信息，并通過圖像處理和識別算法，計算位置偏移及角度旋轉量，并實時反饋給控制器，從而動態改變機械手的抓取操作，提高了裝配操作的柔性和效率。系統構成簡單，穩定可靠，識別速度快，同時對環境要求不高，能夠適應不同生產操作環境，具有很好的應用前景。

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（作者單位：沈陽瑞晟智能裝備有限公司）