簡述機器視覺技術在汽車零部件的應用

萬江云

摘要：為了實現我國由制造大國向制造強國的華麗變身，實現“中國制造2025”的發展目標，智能制造是核心方向，而機器視覺技術的運用是智能制造的重要組成部分。本文首先簡單闡述了什么是機器視覺，及其自身發展特點;再次，敘說了機器視覺技術的系統組成，機器視覺的發展歷程和應用;最后，機器視覺技術在汽車領域具體應用。

關鍵詞：機器視覺;系統組成;應用;汽車零部件

中圖分類號：U467.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）06-0213-02

1? 機器視覺的概念與特點

什么是機器視覺？一臺機器為何能看到我們？機器有自己的視覺？答案是肯定的，下面我們來說說機器視覺。

計算機科學、圖像處理技術、模式識別、人工智能技術、神經生物學、心理物理學等多領域學科的交叉組合，構成了今天的機器視覺技術。

計算機視覺主要利用計算機模擬人的視覺功能，從客觀事物的圖像中提取信息，進行處理和理解，最后對其進行實際的檢測、測量和控制，其最大的特點就是速度快，信息量大，功能多。

計算機視覺不只是類似于人眼的簡單延伸，更重要的是具有人腦的一部分功能，它能從客觀事物的圖像中提取信息，進行處理和理解，最后用于實際的檢測、測量和控制。

2? 機器視覺系統的組成

2.1 機器視覺應用技術

工業中機器視覺的典型應用系統，包括光源照明技術，傳感器技術光學成像技術，數字圖像處理技術，控制技術，機械工程，模擬和數字視頻技術，計算機軟硬件技術，人機接口技術等。

2.2 機器視覺應用系統的構成

機器視覺系統是以機器或自動生產線為基礎，采用機器視覺技術而建立的一套視覺系統。典型的機器視覺系統構成：①工業用相機（COMS相機和CCD相機）和鏡頭;②圖像采集卡;③圖像處理單元（或圖像捕捉卡）;④光源;⑤傳感器（根據需要）。

3? 機器視覺系統的發展歷程和應用

3.1 機器視覺的發展歷程

我國的機器視覺始于80年代，隨著1998年半導體工廠的引入，它還引入了機器視覺系統。自此，我國的機器視覺經歷了啟蒙期、發展期、快速發展期和逐漸成熟期。在現階段的中國，機器視覺企業、產品和應用逐漸興起，視覺技術已成為工業自動化領域的核心技術之一。

伴隨著計算機視覺技術的迅猛發展，人工成本的增加和制造業升級的要求，越來越多的機器視覺解決方案已經滲透到各個領域。

3.2 機器視覺的應用領域

機器視覺具有廣泛的工業應用，核心功能包括：測量、檢測、識別、定位等。

機器視覺的普及在國外的應用主要體現在半導體和電子產業，其中半導體產業約占到40-50%。

在我國，基于計算機視覺與深度學習的人臉檢測、人臉識別、圖像識別在安防、商業、金融、家居、交通、水文觀測、地質災害預警識別等領域，都發揮著重要的作用。

例如在物流行業，可以使用機器視覺技術進行快遞的分揀分類，不會出現大多快遞公司人工進行分揀，減少物品的損壞率，可以提高分揀效率，減少人工勞動。以物流行業為例，可以利用機器視覺技術對快遞進行分類分揀，不會出現多數快遞公司用人工進行分揀的情況，可以降低物品損壞率，分揀效率可以得到提高，減少人工勞作。

4? 機器視覺技術在汽車領域具體應用

4.1 汽車輪轂檢測

目的：對流水線上不同型號的輪轂進行分類。

方法：生產線上有多種型號的輪轂混雜，需要根據不同型號進行分類。在流水線上安裝一臺面陣相機，對每一個輪轂進行圖像采集，軟件根據輪轂孔徑大小的不同自動識別輪轂型號，并將型號信息傳遞給機械手，機械手根據不同的型號將輪轂抓取進行分類。

本機器視覺系統的性能：最大視野：700mm×900mm，檢測時間：1件/秒，檢測精度：0.1mm。

本機器視覺系統的適用領域：適用于汽車行業的輪轂、鈑金件等測量。

機器視覺系統的配置：

相機：MV-VD078SM;（1024X768、1/3”、USB黑白CCD）;鏡頭：AFT-0614MP;光源：組合LED光源;PC：MV-VS800嵌入式處理器;軟件：MV-MVICS機器視覺軟件。

4.2 汽車緊固件檢測

在汽車緊固件配件中，篩選機通常涉及可以檢測到的方面是：尺寸缺陷，圓心，泄漏焊接，分揀等外觀檢查。

汽車零部件檢測系統通過識別圖像特征并分析圖像信號來確定產品是否符合要求。檢測過程是全自動的。當產品檢測中發生異常時，將發出異常信號，并將產品輸送到OK或NG的下料盒中。

那篩選機是如何工作的呢？

結果處理和控制：

第一、測量產品尺寸，并根據產品輪廓進行判斷。

第二、檢測缺陷，例如產品上明顯的劃痕、刮傷、缺失等現象。根據照片，可以確定產品是否有缺陷。隨著相機技術的應用，像素越高，對產品缺陷的判斷就越明顯。

第三、表面污染檢測，如果產品表面被污染，是可以被識別出來的。

第四、可以檢測產品的完整性，無論產品是否有裂縫或滲漏處理。

汽車視覺檢測是機器視覺行業中最早的應用之一。汽車零件的生產和組裝要求很高，它是一個高科技企業，需要先進的自動化技術。機器視覺是目前最準確的檢測技術。它不需要手動操作，它有自己獨特的優勢，因此，它被廣泛用于汽車零配件中。

4.3 汽車活塞環檢測（如圖2所示）

活塞環是用于嵌入活塞槽溝內部的金屬環，活塞環作用包括密封、調節機油、導熱、導向。活塞的加工工藝從粗車、鉆孔、精車、精切、最后滾壓等需要進12道工序。在這么多工序加工后的成品，難免產品表面出現崩缺、塌邊、劃痕、毛刺等，機器視覺可快速檢測不良并剔除廢品。

機器視覺檢測活塞環缺陷，活塞環缺陷圖，如圖3所示。

機器視覺高級預處理圖像，排除背景影響，如圖4所示。

檢測效果圖，如圖5所示。

5? 結語

如今，自動化企業正在提倡軟硬一體化解決方案，未來十年，機器視覺廠商也應逐步向一體化解決方案系統集成商邁進，而不僅僅是單純提供產品的供應商。伴隨著中國加工制造業的發展，對機器視覺的需求日益增長。由于機器視覺產品的增多，技術的提高，國內機器視覺的應用環境將從起步階段的低端向高端轉移。在機器視覺的介入下，自動化將會向智能化和快速化發展。

參考文獻：

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