機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在現(xiàn)代汽車制造中的應(yīng)用探索

廖冰

摘 要：在我國(guó)科技水平不斷升高的背景下，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)得到了快速發(fā)展，其通過(guò)智能、自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于我國(guó)的現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，汽車制造業(yè)也不例外。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)主要包括視覺(jué)測(cè)量、視覺(jué)引導(dǎo)和視覺(jué)檢測(cè)這三項(xiàng)技術(shù)。機(jī)器視覺(jué)測(cè)量技術(shù)主要是對(duì)產(chǎn)品的尺寸等進(jìn)行測(cè)量，以保證產(chǎn)品合格;機(jī)器視覺(jué)引導(dǎo)技術(shù)主要是對(duì)生產(chǎn)機(jī)器進(jìn)行引導(dǎo)，保證其能自動(dòng)化完成搬運(yùn)、鉆孔等工作，以提升汽車制造效率和質(zhì)量;機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)主要是對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和制造工藝進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中的不足，并有效降低生產(chǎn)成本。由此可見，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在現(xiàn)代汽車制造作業(yè)中發(fā)揮著重要的作用，如何將該技術(shù)更好的應(yīng)用于汽車制造工業(yè)中是每個(gè)制造人員都應(yīng)該思考的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺(jué)技術(shù);現(xiàn)代汽車制造;作用;具體應(yīng)用

1 引言

隨著市場(chǎng)的擴(kuò)大和經(jīng)濟(jì)水平的快速提升，我國(guó)現(xiàn)代汽車制造行業(yè)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，其不僅能夠滿足人民的基本出行需求，還能夠帶動(dòng)其他行業(yè)的共同進(jìn)步。我們知道，傳統(tǒng)的汽車制造行業(yè)還面臨著制造效率低、生產(chǎn)成本高、汽車裝配質(zhì)量不高等的問(wèn)題，使得汽車制造作業(yè)不能正常有序的開展下去，也為該行業(yè)的發(fā)展增加了難度。而將機(jī)器視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用于其中就能夠很好的解決以上出現(xiàn)的問(wèn)題，大大提高了汽車制造效率和質(zhì)量，推進(jìn)了整個(gè)行業(yè)的進(jìn)步。本文先是闡述了機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的內(nèi)涵和其所發(fā)揮的作用，后又對(duì)其在現(xiàn)代汽車制造中的具體應(yīng)用進(jìn)行了分析，旨在促進(jìn)現(xiàn)代汽車制造行業(yè)的高效發(fā)展。

2 機(jī)器視覺(jué)技術(shù)概述

2.1 機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的內(nèi)涵

機(jī)器視覺(jué)技術(shù)主要通過(guò)提取被測(cè)對(duì)象的圖像的相關(guān)信息，從而達(dá)到檢測(cè)目的，具有高速、測(cè)量結(jié)果精確、測(cè)量范圍大等的優(yōu)點(diǎn)。其主要將CCD和CMOS攝像頭與光學(xué)系統(tǒng)、圖像系統(tǒng)、數(shù)字處理系統(tǒng)等進(jìn)行結(jié)合，將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)化為圖像信號(hào)后，再通過(guò)相應(yīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為數(shù)字化信號(hào)，后圖像系統(tǒng)再根據(jù)這些信號(hào)來(lái)開展運(yùn)算，得出檢測(cè)結(jié)果，這樣就能夠滿足不同環(huán)節(jié)、不同產(chǎn)品的檢測(cè)要求。目前，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)因其優(yōu)點(diǎn)已被廣泛應(yīng)用于我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)中，如標(biāo)志識(shí)別、產(chǎn)品檢測(cè)等領(lǐng)域，能夠有效提高行業(yè)生產(chǎn)效率，大大減輕工作人員的工作壓力，有助于行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

2.2 機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的作用

2.2.1 具有識(shí)別、讀碼和可追溯性

商品識(shí)別條形碼已在我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，汽車制造行業(yè)也不例外，如在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱等產(chǎn)品上的應(yīng)用。但商品識(shí)別條形碼的可追溯性不強(qiáng)，而二維碼內(nèi)包含著更多的產(chǎn)品信息，因此，相關(guān)產(chǎn)業(yè)需要進(jìn)一步在產(chǎn)品上打上二維碼，再經(jīng)過(guò)讀數(shù)頭的識(shí)別和采集，送至中央監(jiān)控室的服務(wù)器中。通過(guò)二維碼和條形碼的整合，當(dāng)行業(yè)需要時(shí)，可以通過(guò)掃描來(lái)進(jìn)行有針對(duì)性地查詢，而讀數(shù)頭對(duì)二維碼的掃描解讀工作正是機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的圖像識(shí)別功能。這也就表明了機(jī)器視覺(jué)技術(shù)具有識(shí)別、讀碼和可追溯的作用，將其應(yīng)用于現(xiàn)代汽車制造行業(yè)中將大大提升汽車制造效率，保證車身制造質(zhì)量，以及能夠?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量保留追溯的權(quán)利，這就有利于現(xiàn)代汽車制造行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)、高效發(fā)展。

2.2.2 保證生產(chǎn)作業(yè)的正常進(jìn)行

在現(xiàn)代汽車制造業(yè)中，批量生產(chǎn)條件下經(jīng)常面臨著零件錯(cuò)裝、漏裝、安裝不合適、匹配不成功等的現(xiàn)象，這就給汽車制造作業(yè)增加了很多麻煩，影響汽車制造進(jìn)程。而將機(jī)器視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用于其中便能夠解決以上問(wèn)題，通過(guò)視覺(jué)辨識(shí)功能和檢測(cè)功能，有針對(duì)性地對(duì)各個(gè)零件進(jìn)行檢查和配對(duì)，且自動(dòng)化技術(shù)也為工作人員提供了便利，減少了錯(cuò)誤發(fā)生的概率，從而使得汽車制造生產(chǎn)作業(yè)能夠正常有序的開展下去。

2.2.3 提高制造過(guò)程的柔性

目前現(xiàn)代汽車制造業(yè)的發(fā)展方向是采用多元化、柔性化的混線生產(chǎn)模式，以此來(lái)提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量，且提高應(yīng)變能力，從而很好的滿足市場(chǎng)發(fā)展的需求。在機(jī)器視覺(jué)技術(shù)中的工件識(shí)別技術(shù)便能夠很好的實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)模式。如為了在同一條自動(dòng)線上同時(shí)生產(chǎn)兩種發(fā)動(dòng)機(jī)的四種凸輪軸，需要采取在工件指定二檔軸頸間標(biāo)志的方法，標(biāo)志主要是實(shí)現(xiàn)加工在軸間的1-4道環(huán)帶。當(dāng)這一工序進(jìn)行到凸輪軸的最終檢測(cè)環(huán)節(jié)之前時(shí)，工件識(shí)別技術(shù)便能夠通過(guò)讀取標(biāo)志對(duì)工件進(jìn)行識(shí)別，然后發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，從而執(zhí)行下一道工序，這樣就能使制造過(guò)程更具柔性的開展下去。

3 機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在現(xiàn)代汽車制造中的具體應(yīng)用

3.1 機(jī)器視覺(jué)測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用

傳統(tǒng)的汽車制造過(guò)程中，測(cè)量環(huán)節(jié)主要依靠三坐標(biāo)機(jī)來(lái)完成，其不僅不能支持在線測(cè)量，且測(cè)量效率低，測(cè)量數(shù)據(jù)量嚴(yán)重不足，這就使得汽車制造的時(shí)間成本、人工成本等有所增加，工作開展緩慢，不利于汽車制造也獲得更到的效益。而將視覺(jué)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代汽車制造中，便可以為制造環(huán)節(jié)提供穩(wěn)定且準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，其主要通過(guò)固定式在線測(cè)量站及機(jī)器人柔性測(cè)量站等在線測(cè)量系統(tǒng)，監(jiān)控車身尺寸及波動(dòng)尺寸，實(shí)現(xiàn)從汽車部件到整車的全程監(jiān)控測(cè)量，以確保生產(chǎn)零件和整車的質(zhì)量，同時(shí)也能夠?qū)ζ囘M(jìn)行全方位的細(xì)節(jié)分析，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中的問(wèn)題，以保證汽車制造作業(yè)開展的質(zhì)量。而機(jī)器視覺(jué)測(cè)量方法主要包括以下幾個(gè)方面：第一，激光在線測(cè)量。這種測(cè)量方法對(duì)于環(huán)境的要求不高，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)車身進(jìn)行百分百的實(shí)時(shí)在線測(cè)量，且通過(guò)計(jì)算機(jī)輸出數(shù)據(jù)匯報(bào)表，自動(dòng)分析生產(chǎn)作業(yè)的進(jìn)行情況，及時(shí)反映車身存在的尺寸偏差，以利于后期的修改。第二，藍(lán)光掃描測(cè)量。該技術(shù)與傳統(tǒng)三坐標(biāo)機(jī)測(cè)量方法不同，其可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車身整體尺寸的測(cè)量與分析，獲得高密度的測(cè)量數(shù)據(jù)，測(cè)量效率更高，評(píng)價(jià)更加全面，且安裝調(diào)試也較簡(jiǎn)便，能夠滿足大型構(gòu)件測(cè)量范圍的需求。第三，反射條紋偏折測(cè)量。其主要針對(duì)汽車涂裝表面質(zhì)量測(cè)量環(huán)節(jié)，具有分辨率高、測(cè)量范圍大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)環(huán)境要求不高、成本低等的優(yōu)點(diǎn)。

3.2 機(jī)器視覺(jué)引導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用

機(jī)器視覺(jué)引導(dǎo)技術(shù)主要結(jié)合了視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)與機(jī)器人運(yùn)動(dòng)原理，可以根據(jù)操作工件的變化來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)整工作軌跡，智能化的執(zhí)行需求動(dòng)作。如引導(dǎo)機(jī)器人精確制孔、焊接等。第一，機(jī)器視覺(jué)引導(dǎo)抓取技術(shù)。由于汽車的重量較重，傳統(tǒng)的人工搬運(yùn)不僅為企業(yè)帶來(lái)了更多的成本，還可能出現(xiàn)一些安全事故。視覺(jué)引導(dǎo)抓取方法主要是將機(jī)器人與視覺(jué)測(cè)量進(jìn)行結(jié)合，根據(jù)被操作工件的位置變化來(lái)變更工作軌跡，準(zhǔn)確抓取操作工件，從而大大提升了車身制造效率。第二，機(jī)器視覺(jué)引導(dǎo)裝配技術(shù)。其主要是通過(guò)視覺(jué)來(lái)引導(dǎo)機(jī)器人，智能化實(shí)現(xiàn)汽車配件的安裝，同時(shí)也能夠保證配件安裝的精確性，有利于汽車裝配環(huán)節(jié)正常進(jìn)行下去。第三，機(jī)器視覺(jué)引導(dǎo)加工技術(shù)。其主要應(yīng)用于現(xiàn)代汽車制造業(yè)的生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)，通過(guò)測(cè)量車身的局部尺寸信息，根據(jù)設(shè)定狀態(tài)來(lái)引導(dǎo)機(jī)器人開展制孔、打磨等工作。

3.3 機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)主要是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行工藝檢測(cè)、追溯與監(jiān)督等工作。其可以通過(guò)專業(yè)技術(shù)來(lái)獲取車身零件編碼從而保證零件在制造過(guò)程中的可追溯性，通過(guò)識(shí)別零件是否存在來(lái)保證車身配件的完整性。目前，涂膠工藝在車身制造中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，其可以起到增強(qiáng)結(jié)構(gòu)、隔離保護(hù)等的作用。而由于涂膠工藝的環(huán)境較為惡劣、強(qiáng)度高、精度高等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的手工涂膠方式已經(jīng)不能滿足汽車制造需求，人工檢測(cè)和離線視覺(jué)檢測(cè)環(huán)節(jié)也因檢測(cè)誤差、成本高等原因而被淘汰。如今，通過(guò)視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)便可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化的在線檢測(cè)，邊涂邊檢的工作模式也為企業(yè)節(jié)省了很多成本和時(shí)間，在進(jìn)行涂膠檢測(cè)時(shí)，工作人員需要提前做好裝配工作，將機(jī)器人與膠槍、視覺(jué)傳感器等進(jìn)行裝配，當(dāng)視覺(jué)傳感器檢測(cè)到需要涂膠的區(qū)域時(shí)，膠槍便隨之完成涂膠工作，且視覺(jué)傳感器實(shí)時(shí)采集工作圖像，之后再通過(guò)圖像處理方法來(lái)對(duì)采集圖像進(jìn)行檢測(cè)、分析，從而保證了涂膠工藝的正常開展。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在現(xiàn)代汽車制造業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮著非常重要的作用，其能夠提高企業(yè)制造過(guò)程的柔性，具有對(duì)產(chǎn)品的可追溯性，且能夠全程監(jiān)督制造工藝，以保證制造作業(yè)的正常進(jìn)行。不僅如此，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用為工作人員提供了極大的便利，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也能夠保證生產(chǎn)質(zhì)量，所以其能被國(guó)內(nèi)眾多行業(yè)所應(yīng)用。本文主要從視覺(jué)測(cè)量、視覺(jué)引導(dǎo)、視覺(jué)檢測(cè)這三個(gè)方面出發(fā)，具體分析了其在現(xiàn)代汽車制造中的應(yīng)用。而目前，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在現(xiàn)代汽車制造行業(yè)的應(yīng)用效率還有待提高，我們相信，未來(lái)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)將分布于汽車制造作業(yè)的全過(guò)程，影響到整個(gè)汽車的制造過(guò)程，并能夠向汽車各個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈擴(kuò)展，使其作用得到全面的展現(xiàn)，從而促進(jìn)汽車制造行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳譽(yù)東.自動(dòng)化技術(shù)在汽車制造行業(yè)中的應(yīng)用分析[J].汽車與駕駛維修（維修版），2018（07）：187-188.

[2]張清郁.探析機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用[J].中國(guó)設(shè)備工程，2018（12）：201-202.

[3]朱陽(yáng)芬，銀冬平，鄒舜章，王海文，周為.機(jī)器視覺(jué)在汽車行業(yè)中的發(fā)展與應(yīng)用[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2017（22）：8-11.

[4]陳曉斐.機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在機(jī)械制造自動(dòng)化中的應(yīng)用分析[J].中國(guó)設(shè)備工程，2017（01）：168-169.

[5]朱正德.現(xiàn)代汽車制造業(yè)——機(jī)器視覺(jué)的用武之地[J].輕型汽車技術(shù)，2008（04）：26-30.