機器視覺技術及其在機械制造自動化中的應用

孫京偉 聶鑫

（東岳機械股份有限公司 山東省臨沂市 276000）

我國的機械制造領域目前呈現急速發展的趨勢，其技術體系以及整個技術環節在機械制造過程中完成增長，實現全面的優化調整。目前，在調整過程中，需要對整個機器視覺技術進行優化，以保障機器視覺技術能夠在自動化領域中實現有效的應用。在開展過程中，整個應用范圍隨著技術體系的增長不斷提升，其為機器視覺技術的發展提供了更好的優化機遇。因此，本文將就機器視覺技術在機械制造自動化中的應用展開討論，并根據其整個自動化應用的特性進行分析，研究并提供合理且有效的參考。

1 機器視覺技術

為了確保對機器視覺技術能夠完成有效認知，需要對機器視覺技術進行基本概述。目前，機器視覺技術是我國科技發展的全新領域，其推動機器制造的整個技術水準能夠得到全面增強。機器視覺技術在發展中，其與紅外線成像技術以及視頻技術進行連接，以確保其應用范圍能夠完成廣泛性的特征。機器視覺技術在此基礎上進行延伸，可以利用計算機，能夠取代人眼對物品進行識別，并進行工作模式分析，對某些尺寸能夠進行精密測量。針對于工作場所，可以避免工作環境惡劣因素對于人工的影響，其依托于機器視覺技術，可以實現全面作業。該技術推廣可以提升企業的工作效率，并節約勞動資源。機器視覺技術可以利用計算機模擬人類的神經網絡以及視覺功能，并提取出物品的詳細信息。經過識別、分析后，進行測量。在視覺系統中，絕大多數使用CCD 攝像技術，能夠確保對整個機器視覺技術實現進一步完善。為后續發展提供全新的處理模式，使圖像、顏色、亮度等能夠進一步優化，根據此類特征判斷出執行指標。并根據檢測結果，能夠完成對應的操作指示。該技術能夠具備工作速度極快且運行噪聲低、測量精度高的優勢，且能夠更好的適應環境，以使數據信息化處理程度能夠更好提升。

2 機器視覺技術的應用價值分析

針對于機器視覺技術而言，在我國需要就機器視覺技術的應用價值進行分析，以保障機器視覺技術能夠在各領域中都能展示出良好的應用模式。機器視覺技術憑借學科技術進行交叉、融合，因此機器視覺技術對于數據采集以及數據處理具有良好的特性。機器視覺技術的應用價值可以體現在以下兩個層面：

（1）針對于機器視覺技術的應用及其視覺技術應用，可以體現出極佳的客觀性以及公正性。例如，在機械制造中，以自動化生產工作進行分析，整個監測工作均是靠以往人為視覺進行產品的監測研究。通過人眼觀察，以檢驗整個產品的尺寸、型號、形狀等，但人眼自身具有明顯的主觀意識，極容易導致整個監測結果無法得到保障，這也是一直困擾整個機械制造中的重點因素。通過機器視覺技術，改變傳統的檢測方法，可以模仿人類視覺功能，對機械制造自動化產品完成全面監測。不僅可以提升其真實信息，同時亦可以提升檢測數據，保障整個檢測數據能夠在現有基礎上更加精準、高效；

圖1：機器視覺技術工件檢測

（2）機器視覺技術可以完成機器制造業自動化生產、檢測，具備極佳的適應能力。可以在短時間內，將整個機器視覺技術的測量精度以及檢測效率有效提升至預測范圍內。

3 機器視覺技術在自動化技術中的應用分析

3.1 在工件檢測中的應用分析

針對于整個機器視覺技術而言，其在機器視覺技術的應用中，對工件檢測領域應用機器視覺技術，能夠發揮出其自身的特性，有效的檢測出機器表面的缺陷。在機械加工、內燃機、摩托車以及相關領域利用機器視覺技術，能夠完成大規模的生產發布，以確保機器視覺技術能夠在現有基礎上進一步提升企業技術檢測標準。例如，在檢測過程中，若使用常規的人工檢測方法，則需要花費大量的人力、物力，很容易導致檢測人員出現疲勞，在檢測精度上出現人為下降。此外，檢測人員受自身的技術差異影響，其檢測過程缺乏規范化理念，因此檢測結果不精準，無法完成精準監控，很容易影響產品性能。而機器視覺技術則可以有效彌補出人工檢測出現的各項不足，并對具有一定缺陷的部件進行標記、控制，節約人力資源，全面提升檢測結果的準確性。例如，在生產連接連桿結合口檢測中，其整個結合面破口線長度其可以控制在2.5mm 內。機器視覺檢測技術在工作區域內，可以進行LED 漫反射。利用光電耦合CCD 軟件，將整個反射圖像轉化為電子信號，并通過系統處理結合與標準圖像進行重疊，以有效的計算出整個標準的數據結果。在應用過程中，采用對比形式，可以設置灰度二值化光源以及相關的閾值，完成標準工具設定。目前，關于機器視覺技術的后續優化，我國目前已經與激光機器檢測系統進行連接，并使之成為機械加工生產以及制造領域的重點研究領域，并取得理想成果。結合數據模型以及三維成像技術，將會保障機器視覺技術在7 秒內完成所有零件的掃描（以一臺汽車所有零件為測試目標）。我國在目前視覺檢測技術中，運用激光模式，可以將CCD 技術以及激光技術作為視覺傳感器，完成測量物體的三維指標，提升工作效率（如圖1）。

圖2：機器視覺技術機器人焊接

3.2 在工件測量中的應用分析

利用機器視覺技術，在工件測量中，其能夠發揮自身的應用價值，完成精密測量。其整個檢測系統流程包含計算機處理系統、CCD 攝像頭以及相關的光學系統。在檢測過程中，機器視覺技術具有明顯的工作優勢。其通過測量的零件，可以為其平行光束提供光源并利用顯微光學鏡進行細致觀察，完成零件邊緣輪廓的放大。隨后，使用CCD 攝像頭，輸入至整個計算機處理系統內，完成數據值的掌控，以得出零件邊緣輪廓的精準位置。要想在測量過程中能夠得到精準測量，就需要將測量零件進行位移，完成二次測量，以計算出兩次測量的成果差別，并作記錄，以作參考。在測量過程中，其測量零件的邊緣輪廓線出現在同一成像中，則判定為合格。因此，在機器視覺技術中，可以大規模完成零件的測量。特別是針對于體積較小或形狀較為簡單的零部件，檢測具有無可比擬的優越性。

機器視覺技術亦可以對整個工件進行預調測量，在工作中與以往常規的工作預調測量相比，其以往的工作預調測量方式采用光學投影定位，完成整個測量讀數。但此種方式技術水準要求較高，且耗費較多的人力資源，工作效率無法保障。但在后續的改進過程中，其利用機器視覺技術，可以針對整個管理水準進行合理且精準的使用，降低整個消耗資源，在新型機器視覺技術中運用預調測量儀，將傳統的測量方法以及機器視覺技術進行結合，完成自動化控制、自動化計算。在機器視覺技術的整個系統處理中，其整體有效的顛覆了整個預調測量的方案，簡化了操作流程。

在逆向工程中，其亦可以有效地完成工件測量。逆向工程可以利用測量儀對定制工件進行測量，并根據測量數據，建立整個設備坐標體系。使用CAD、CAM 系統完成圖像的后續加工，達成有效的應用方案。隨著整個科學技術的發展，其機器視覺技術被用至逆向工程的工件測量中，能夠快速的建立三角法，利用線型結構進行工作表面的融合測量。在工作表面，設置平面條紋結構中，能夠根據整個工件表面輪廓變化進行分析。在進行條紋圖像攝取時，通過CCD 技術進行三次信號轉換后，亦可以進行保存，完成視頻信號模擬、信號數字信號的轉化，將整個儲存信息輸入至監視器。以保證計算機處理系統能夠進行批量的圖像處理，得出工件模型圖。

利用機器視覺技術，可以有效的對工件磨損度進行測量。且在測量過程中，能夠避免受因素限制，對工件進行全面的磨損度測量。例如，在進行高速切割的刀具磨損測量時，利用機器視覺技術，可以避免拆卸刀具，簡化測量難度。

3.3 在焊接機器人的應用分析

在整個焊接機器人的應用過程中，利用機器視覺技術，可以確保機器視覺技術利用X 光探傷儀以及紅外測量儀等，對機器焊機器人的焊接質量進行檢測、分析，從而優化機器人焊接質量，提升整個焊接效率。在視覺功能中，可以利用一維傳感以及三維傳感等，檢測多個組件，并將其設定為單光線。并利用機械進行掃描獲取，得出信息模型，完成綜合比對。且由于焊接工作危險系數較大，因此較多操作很難實現人工測量，這對于工作環境而言也很容易產生較多的干擾。例如，在核輻射環境或水下等環境，人工無法進行操作，稍有不慎，便會引發安全事故。而利用機器視覺技術，則可以有效彌補了人工作業的不足，能夠完成數據的實時獲取。在惡劣的工作條件以及高危險系數的焊接要求中，利用機器視覺技術可以提升焊接性能，并確保焊接質量。

目前，針對于熔池形狀、焊道控制、焊縫跟蹤等，機器視覺技術得到了顯著的推廣、應用，進一步提升了機器人焊接智能化、自動化的處理程度。且焊接過程較為復雜，通過視覺系統的應用，可以降低整個焊接中的難度，避免難以實現的推廣。因此，需要進一步了解機器視覺技術在整個系統中的實時性、可靠性以及智能性。對于焊縫、焊接路徑等調節，可以根據機器視覺技術的應用進行研究。目前，較多企業針對于機器視覺技術而言，已經完成了焊接機器人的開發。機器視覺技術與焊接機器人進行聯合，可以保證焊接機器人性能更加優越，焊接機器人能夠完成更多繁瑣操作，在應用領域能夠得到更好發展（如圖2）。

4 結束語

綜上所述，在整個機械制造行業，利用機器視覺技術，可以對相關的工件以及工作流程進行簡化。機器視覺技術的應用需求愈加龐大，且應用范圍也實現全面調整。對于該技術，可以在現有領域進行優化，推動機器視覺技術的全面發展。目前，我國非常重視該項技術的發展研究。在機器視覺技術的應用過程中，投入大量的人力、物力資源，在良好的發展形勢下，機器視覺技術已經突破傳統的數據采集模式。并融合分析、處理、判定等，使其具備更多的開放性，與自動化技術進行緊密結合。在未來發展中，能夠完成該項技術的未來發展趨勢，且隨著技術的不斷發展進步，能夠完成機器制造的智能化處理。利用機器視覺技術，可以推動我國科技水準，全面完成機械制造業的全面發展。為了更好提高機械自動化的產品質量，提升產品精準度，利用機器視覺技術，可以在自動化處理中，使商品具備自身的應有價值。降低人力操作成本，強化工作效率，對未來工業領域以及制造業等具有明顯的發展意義。