探究機器視覺技術在機械制造自動化中的應用

宋清龍

（德州職業技術學院，山東德州 253034）

0 引言

替代人工操作是機器視覺技術最大的優勢，能夠減輕工作人員的勞動強度，實現機械制造質量、效率的大幅度提升。在自動化制造環節中，機器視覺技術尤為關鍵，能夠達成提高效率、節約成本等目標，為機械制造企業的長遠、穩定發展起到一定的推進作用。對機械制造自動化中機器視覺技術的應用策略展開探索，是當前相關從業人員著重考量的問題。

1 機器視覺

1.1 機器視覺技術

機器視覺技術是利用機器代替工作人員的眼睛，來測量、評判工件、零部件的一種技術，通過計算機技術對工件、零部件展開三維立體式的識別、測量，將傳統的實體工件、零部件轉化為視頻、圖像等視覺感官信息處理[1]。抗電磁能力強、噪聲小、速度快、靈敏度高是此技術最大的優勢，能夠在機械自動化制造中得到廣泛應用，減輕工人的勞動強度，全面提升制造質量和效率。

1.2 原理及組成

機器視覺技術存在特定的工作體系，主要由光敏傳感器、信息傳送器、信息顯示器、打印機、計算機、圖像采集裝置、攝像分揀機構、光源等8 個部分組成[2]。在實際運行該體系時，圖像攝取裝置采集的圖像信號經數字化處理和傳輸，由影像處理系統將對比度、亮度、顏色、像素等分布差異作為依據，轉變為更直觀的數字信號，為相關工作人員的評估、判斷帶來便利。

2 在機械制造自動化中的應用

2.1 精確測量

以往采取的人工測量形式，極容易受到外部因素的影響，無法保障測量的精確性，造成機械制造的效率無法得到保證[3]。應用機器視覺技術，能夠有效確保測量的精密性，其在機械制造相關行業中發揮出的作用不可小覷。機器視覺技術的光學、處理系統保證了測量和精準定位能力，通過檢測部位、顯示鏡勾勒的方法，做出全面、整體的描繪，獲取更真實、精確的數據信息。同以往采取的人工作業方法相比，更具實用性。精確的數據、信息能夠確保機械制造的順利開展，精準實現標準要求。機器視覺技術可以對誤差做出精準測量與控制，通過重復、反復、多次的測量，實現數據、信息的精準獲取。

模擬式的測量工作如果使用傳統的人工測量，極有可能造成差錯，所獲取的數據、信息也無法保障精確性，會由于各種因素的影響造成測量失誤。例如，模擬測量某一物體時，工作存在復雜性、繁瑣性，也會不斷增加諸多不確定因素；運用機器視覺技術能夠保障測量信息、數據的精確性，保障測量工作更具效率性，還能夠通過計算機技術的合理、充分運用，實現數學模型的模擬建設，依靠數學模型監督、管理工作，實現數字化作業。

光學投影的測量方法存在眾多問題，會影響到測量的準確性，并對工作人員提出極高要求，需要更大的資金成本投入。機器視覺技術能夠有效改善傳統光學測量的不足，簡化步驟，獲取更具意義、價值、準確性的信息、數據，提高測量的質量和效率，實現工作的準確性、便利性[4]。西方國家對于機器視覺技術中的激光機器視覺檢測系統已經熟練應用，并在電子生產、汽車制造、機械加工等眾多行業領域中廣泛使用。

2.2 機器人自動焊接

在我國許多的行業領域中，機器視覺技術正發揮著極其關鍵的作用，如提高自動焊接的作業效率和作業安全。圖像采集軟件是機器視覺技術的核心，可以保障機械制造自動化更加便捷，實現制造效率、質量的整體提升[5]。在焊接作業中，機器視覺技術能夠檢測熔池形狀、控制熔透等，確保焊接工作的順利、正常進行，并為后續的制造工作打下扎實的基礎。我國的航天、汽車等行業領域中，對機器視覺技術的使用最為廣泛，也對機械制造提出更高的要求、標準，制定了相應的標準、規定，需嚴格遵守，任何細微失誤都會造成最終的結果無法體現標準狀態。機器視覺技術在焊接過程中起到不可忽視的重要作用，可以確保機器人逐漸替代人工的焊接操作，提高焊接精度。使用機器人焊接可以減少安全事故的發生，確保工作人員的生命安全與生產安全，完善人工操作存在的不足與漏洞。例如，在較為極端的環境中，人工無法開展的操作可以通過機器視覺技術獲取三維的信息、數據，并且高效整合所獲取的數據、信息，成為機械制造自動化的支撐，實現制造工作的正常開展[6]。

2.3 器件檢測

機器視覺技術可輔助定位工作，利用CCD 攝像機獲取的圖像，能夠高效監測工作的時間、環境等，發揮強大的器件檢測功能，準確定位各零部件的位置。例如，使用高像素的CCD 攝像機，可以將定位范圍控制在0.1 mm 內，其輔助作用在機械制造自動化上得到良好發揮[7]。工件檢測工作十分關鍵，精確的檢測可以保障制造作業的精確性和嚴密性，不僅關聯機械制造的生產安全，也能夠保障機械的順利運行。目前機械制造自動化中存在重數量、輕質量的情況，部分工件的質量無法得到保障。不合格的工件會造成整體制造的機械成品質量不佳，對機械制造自動化產生阻礙。如果采取人工檢驗方式，會造成眾多錯誤，導致工作效率不高，而在檢測中應用機器視覺技術，能夠發揮出以下優勢：①提升工作效率和質量，提升人工檢測的準確度；②在人工主導的前提下，完成人工無法完成的工作；③深入、細致發現內部存在的問題，找尋解決、處理方案，提升制造安全性；④在檢測期間建立數學模型，為制造工作帶來更大的便利。

機器視覺技術可以滿足眾多領域的需求，如汽車行業通過機器視覺技術擺脫了傳統制造形式的束縛，節約財力、物力、人力，提升了汽車的制造效率[8]。機器視覺技術可以采集更為精準的數據、信息，通過檢查結果的精準性，大幅度提高制造的質量、效率。

3 結束語

機器視覺技術在機械制造自動化中應用已十分廣泛、普遍，解放勞動力、降低勞動強度、保證制造效率、提升工作質量的作用明顯，極大地推進了機械制造的發展。相關從業人員必須要深入研究機器視覺技術在機械制造自動化中的應用策略，確保其得到合理、有效運用，在推動機械制造業長遠、穩定發展的同時，實現社會經濟進步。