陳曉斐

（酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 酒泉 7 3 5 0 0 0）

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

陳曉斐

（酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 酒泉 7 3 5 0 0 0）

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)已不能滿足市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需求，機(jī)械制造需要介入視覺(jué)技術(shù)，使機(jī)械更加智能。目前，我國(guó)對(duì)機(jī)械視覺(jué)技術(shù)的研究還處于初級(jí)階段，對(duì)該技術(shù)的了解還少較之。本文以機(jī)械視覺(jué)技術(shù)在機(jī)械制造自動(dòng)化中的應(yīng)用為中心，從不同的方面對(duì)其進(jìn)行分析。

機(jī)器視覺(jué)技術(shù)；機(jī)械制造自動(dòng)化；應(yīng)用

對(duì)于機(jī)械制造自動(dòng)化而言，除了要發(fā)展機(jī)械制造工程之外，還要發(fā)展機(jī)械視覺(jué)技術(shù)。這種技術(shù)是新興的技術(shù)，其是視覺(jué)技術(shù)和成像技術(shù)相互融合發(fā)展而來(lái)的技術(shù)，該技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)的不足，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)作業(yè)中人工難以實(shí)現(xiàn)的施工作業(yè)，機(jī)械視覺(jué)技術(shù)的利用使機(jī)械制造自動(dòng)化更加智能，使企業(yè)的工作效率大大提升，企業(yè)的效益達(dá)到最大化。綜上所述，機(jī)械視覺(jué)技術(shù)在現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)中發(fā)揮著不可替代的作用。

1 機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的概述

由于機(jī)械視覺(jué)技術(shù)在我國(guó)國(guó)內(nèi)剛剛興起，因而人們對(duì)其的了解少之甚少，機(jī)械視覺(jué)技術(shù)，就是較為智能的監(jiān)控技術(shù)，機(jī)械視覺(jué)技術(shù)核心技術(shù)包括三部分，首先是物象信息的獲取，其次是對(duì)該物象進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，最后實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械的智能監(jiān)控。機(jī)械視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用很大一部分應(yīng)歸功于CCD攝像技術(shù)，利用該攝像技術(shù)，可以對(duì)所拍的圖像進(jìn)行綜合處理，并智能的將報(bào)告輸出。這一技術(shù)能夠得到廣泛的應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)在于速度大大提升，提高了工作效率，此外該技術(shù)的適應(yīng)能力也較強(qiáng)。

2 機(jī)械制造自動(dòng)化中的應(yīng)用

機(jī)械視覺(jué)技術(shù)在機(jī)械制造自動(dòng)化中的應(yīng)用有很多方面，本文主要從工件監(jiān)測(cè)、工件測(cè)量以及焊接機(jī)器人三個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行分析。

2.1 在工件檢測(cè)中的應(yīng)用

眾所周知，與現(xiàn)代化自動(dòng)監(jiān)測(cè)模式相比較，傳統(tǒng)的檢測(cè)模式需要人工的參與，有的甚至是純手工監(jiān)測(cè)，人為的手工監(jiān)測(cè)不僅工作效率低下，浪費(fèi)了大量的任人力物力，更重要的是，人為的檢測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)的不準(zhǔn)確，存在較大的誤差。此外，也沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)控參數(shù)得不到統(tǒng)一，進(jìn)而機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量參差不齊。值得一提的是，人為的在對(duì)工件進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，監(jiān)測(cè)質(zhì)量還受到工作時(shí)間的影響，工人在長(zhǎng)時(shí)間的工作中會(huì)出現(xiàn)視覺(jué)疲勞的現(xiàn)象，進(jìn)而影響工件的檢測(cè)質(zhì)量。而利用機(jī)械視覺(jué)對(duì)工件進(jìn)行檢測(cè)，避免了工人監(jiān)測(cè)誤差問(wèn)題、質(zhì)控問(wèn)題以及視覺(jué)疲勞等一系列的問(wèn)題。

西方一些發(fā)達(dá)國(guó)家在很多產(chǎn)業(yè)中都廣泛的應(yīng)用到該技術(shù)，例如汽車制造行業(yè)、電子生產(chǎn)行業(yè)等，為使該技術(shù)更好的服務(wù)于人類，很多國(guó)家在利用這一技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)的同時(shí)加大科研力度，對(duì)該技術(shù)做更近一步的研究，并取得很好的成果。其成果最為典型的要數(shù)北美汽車工業(yè)研究院，在傳統(tǒng)成像基礎(chǔ)上，借助模型相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)圖像進(jìn)行識(shí)別，在反復(fù)實(shí)驗(yàn)中，成功的對(duì)成像最佳點(diǎn)精確定位。另外，在成像速度上也有所突破，可以在7 s的時(shí)間內(nèi)完成掃描工作。這一技術(shù)我國(guó)也有應(yīng)用，與其工作原理不同，我國(guó)是利用C C D激光技術(shù)，可以在7 s之內(nèi)對(duì)車身做個(gè)完整的體檢，不僅監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度大大提升，工作效率也提升為原來(lái)的一倍。

2.2 在工件測(cè)量中的應(yīng)用

2.2.1 機(jī)器視覺(jué)技術(shù)能夠?qū)α慵M(jìn)行精密測(cè)量

機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的另一大優(yōu)勢(shì)是大大提升零件測(cè)量的準(zhǔn)確度。其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有三部分構(gòu)成，一部分是計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，一部分是CCD攝像頭，另一部分是光學(xué)系統(tǒng)。各個(gè)部分相互配合，共同完成對(duì)工件的檢測(cè)。具體而言，其工作原理分為三步，首先是利用光源對(duì)零件進(jìn)行處理，通過(guò)光源的照射，其所成的像在利用纖維光學(xué)鏡將圖像放大，將放大的成像利用CCD技術(shù)掃描下來(lái)，傳送到計(jì)算機(jī)中。通過(guò)計(jì)算機(jī)我們可以得出零件邊緣輪廓的精確位置，但是要想獲得精確的位移量，還要做更近一步的處理，將零件進(jìn)行位移后做更近一步的測(cè)量，其測(cè)量值不是位移量，其位移量是兩者之差。

在測(cè)量中，零件的兩條邊緣輪廓會(huì)出現(xiàn)兩種不同的情況，一種是兩條邊緣輪廓線所成的像不在同一成像中，在這時(shí)生產(chǎn)的零件尺寸存在誤差。若在同一成像中，則該位移是零件的尺寸。由于這一技術(shù)科技含量高，要求的技術(shù)高，花費(fèi)的經(jīng)費(fèi)相對(duì)較大，因而適用于大批量的生產(chǎn)，而不是適用于小批次的生產(chǎn)。此外，這一技術(shù)的使用范圍是適小不適大，零件越小，其技術(shù)的優(yōu)越性越突出。

2.2.2 機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在工件預(yù)調(diào)測(cè)量過(guò)程中的作用

無(wú)論是現(xiàn)代常用的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，還是傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)調(diào)節(jié)儀器，其有在占據(jù)一定優(yōu)勢(shì)的同時(shí)也有一定的缺陷，進(jìn)而將傳統(tǒng)預(yù)測(cè)調(diào)節(jié)儀器和現(xiàn)代常用的機(jī)器視覺(jué)進(jìn)行結(jié)合，相互補(bǔ)充，使測(cè)量?jī)x器測(cè)量的更加準(zhǔn)確，這就是新型預(yù)調(diào)測(cè)量?jī)x器。這一儀器結(jié)合了兩者測(cè)量?jī)x器的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了高水平和高人力的缺點(diǎn)。利用傳統(tǒng)的儀器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，相關(guān)數(shù)據(jù)是利用光柵數(shù)顯示表顯示的，光柵數(shù)顯示表的工作效率低下，進(jìn)而影響整個(gè)設(shè)備的工作效率。而新型的檢測(cè)設(shè)備對(duì)光柵數(shù)顯示表進(jìn)行改進(jìn)、優(yōu)化，使其工作效率大大增加，使整個(gè)檢測(cè)設(shè)備的工作效率大大提升，在簡(jiǎn)化操作過(guò)程的同時(shí)大大提高工作效率。

2.2.3 逆向工程中的工件測(cè)量

逆向工程工件測(cè)量也涉及到機(jī)器視覺(jué)技術(shù)。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在逆向工程工件測(cè)量的基本原理是三角法，下面我們對(duì)工作原理進(jìn)行更為細(xì)致的分析：首先是對(duì)工件輪廓進(jìn)行測(cè)量，對(duì)工件進(jìn)行測(cè)量技術(shù)是采用的結(jié)構(gòu)光，當(dāng)利用結(jié)構(gòu)光對(duì)工件進(jìn)行照射時(shí)，結(jié)構(gòu)光在照射后，不同的條紋反射的光也不同，形成不同的條文形變，通過(guò)不同的條文形變對(duì)工件表面的變化進(jìn)行分析。這一技術(shù)也運(yùn)用到CDD技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行攝取，但是其保存較為麻煩，其信號(hào)要經(jīng)過(guò)三次的轉(zhuǎn)變才能保存：視頻信號(hào)——模擬信號(hào)——數(shù)字信號(hào)，在形成數(shù)學(xué)信號(hào)之后，計(jì)算機(jī)將信號(hào)傳送到監(jiān)視器，計(jì)算機(jī)的處理系統(tǒng)就會(huì)對(duì)圖像進(jìn)行處理，最終得出工件的模型。

除了上文我們講到的在逆向工程中的測(cè)量、工件預(yù)調(diào)測(cè)量過(guò)程的作用，以及機(jī)器視覺(jué)技術(shù)能夠?qū)α慵M(jìn)行精密測(cè)量等三方面的應(yīng)用之外，在磨損度的測(cè)量中也發(fā)揮不可忽視的作用。有人認(rèn)為，想用監(jiān)測(cè)工件的磨損度，監(jiān)測(cè)其亮度即可，但是其亮度的檢測(cè)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的任務(wù)，因而工件在和不同的零件進(jìn)行結(jié)合時(shí)，其磨損程度也不盡相同。另外，工件的工作強(qiáng)度不同，其磨損的程度也不盡相同，因而其是一項(xiàng)十分繁瑣的作業(yè)。

2.3 在焊接機(jī)器人中的應(yīng)用

機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在焊接機(jī)器人中也有應(yīng)用（圖1），但是應(yīng)用的不是廣泛，其原因是由于焊接過(guò)程較為復(fù)雜，進(jìn)而造價(jià)成本相對(duì)較高。此外，對(duì)于一些技術(shù)還有待更近一步的研究，例如該系統(tǒng)的可靠性，智能型以及可控性都還需要更近一步的研究。另外，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)還應(yīng)用在焊接參數(shù)優(yōu)化、焊接路徑規(guī)劃等，并取得良好的成績(jī)。

圖1

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在機(jī)械制造工程中，機(jī)械視覺(jué)技術(shù)發(fā)揮著不可替代的作用，可以說(shuō)，機(jī)械視覺(jué)技術(shù)是各個(gè)企業(yè)監(jiān)測(cè)工件的主要手段，其技術(shù)的發(fā)展不僅可以推動(dòng)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，對(duì)于市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的整體發(fā)展也有一定的推動(dòng)作用。本文首先對(duì)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的概述，在此基礎(chǔ)上從三個(gè)方面對(duì)機(jī)械制造自動(dòng)化中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

[1]吳繼方.淺談機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在自動(dòng)化制造業(yè)中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2 0 1 6(1 1).

[2]王文靜.機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2 0 1 4(0 8).

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