劉康生

摘 要：經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展給各領(lǐng)域帶來了新的機(jī)遇，也帶來了更加激烈的市場競爭，在這種環(huán)境下，企業(yè)必須大力發(fā)展自動化生產(chǎn)技術(shù)，同時要加強(qiáng)對自動化生產(chǎn)線的檢測與控制。機(jī)器視覺是一種新型的檢測技術(shù)，近年來在生產(chǎn)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，本文將探究機(jī)器視覺在自動化生產(chǎn)線狀態(tài)檢測與故障診斷中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：自動化生產(chǎn)線；狀態(tài)檢測；故障診斷；機(jī)器視覺

引言：隨著科技水平的日益進(jìn)步，各生產(chǎn)領(lǐng)域的生產(chǎn)工藝也逐漸變得復(fù)雜化，為了適應(yīng)市場對產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量的需求，生產(chǎn)企業(yè)要加強(qiáng)對生產(chǎn)過程的控制。自動化生產(chǎn)線已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到各生產(chǎn)領(lǐng)域中，在運行的過程中也可能出現(xiàn)故障和問題，需要先進(jìn)的自動化監(jiān)控技術(shù)對其進(jìn)行控制，機(jī)器視覺是一種較好的選擇。

1機(jī)器視覺技術(shù)的定義

機(jī)器視覺技術(shù)是基于計算機(jī)技術(shù)和信號處理技術(shù)產(chǎn)生的，人們可以通過攝像機(jī)來獲取圖像，將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的形式，用計算機(jī)對數(shù)字信息進(jìn)行處理，這就是機(jī)器視覺的概念。從本質(zhì)上講，用機(jī)器代替人工對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控就是機(jī)器視覺。機(jī)器視覺系統(tǒng)就是通過電子產(chǎn)品將被檢測的目標(biāo)信息轉(zhuǎn)化成圖像信號，再傳送到專用的視覺系統(tǒng)中，通過分析像素的顏色和亮度等信息，生成數(shù)字形式的信號，計算機(jī)系統(tǒng)可以對這些信號進(jìn)行運算，從而抽取目標(biāo)特征，根據(jù)計算和分析的結(jié)果控制生產(chǎn)設(shè)備的運行狀態(tài)。機(jī)器視覺的綜合性很強(qiáng)，融合了多種技術(shù)，如機(jī)械工程技術(shù)、光源照明技術(shù)、圖像處理技術(shù)、控制技術(shù)、光學(xué)成像技術(shù)、模擬與數(shù)字視頻技術(shù)、傳感器技術(shù)等。

2自動化生產(chǎn)線的狀態(tài)檢測和故障診斷方法

在傳統(tǒng)的生產(chǎn)線檢查和故障診斷的工作中，通常采用人工方式，工作人員需要對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行觀察并手動檢查，通過這種方式確認(rèn)生產(chǎn)設(shè)備的運行是否正常，這種形式降低了檢測與診斷工作的效率，也不能保證工作的精度，并且具有一定的危險性，在這種情況下，應(yīng)用機(jī)器視覺技術(shù)是一種較好的選擇。自動化生產(chǎn)線中的生產(chǎn)設(shè)備數(shù)量眾多，相應(yīng)的，故障源也很多，以往，要想提高檢測與診斷的效率和精確性需要通過安裝多個傳感器來實現(xiàn)。對于一些復(fù)雜的自動化生產(chǎn)線，故障的發(fā)生可能涉及到多個環(huán)節(jié)，難以直接查找故障源，需要通過故障診斷專家系統(tǒng)來實現(xiàn)故障診斷，這是一種人工智能計算機(jī)程序。隨著科技的發(fā)展，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生，這種方法已經(jīng)在我國的汽車生產(chǎn)線上得到應(yīng)用[1]。近年來，機(jī)器視覺技術(shù)興起，并不斷的發(fā)展，這種技術(shù)可以自動的處理大量的數(shù)據(jù)，便于信息的加工和集成控制，因此，在各領(lǐng)域的生產(chǎn)線中有較好的應(yīng)用前景。

機(jī)器視覺的工作原理是通過計算機(jī)設(shè)備對人類視覺進(jìn)行模擬，從而產(chǎn)生的一種智能行為，計算機(jī)從拍攝的實物圖像中提取關(guān)鍵信息，并對信息進(jìn)行處理，在實際檢測中應(yīng)用。這種方法可以通過圖像獲取大量的信息，通過形狀、尺寸、亮度、顏色等各種信息，對生產(chǎn)線的生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行判斷，不需要安裝過多的傳感設(shè)備，具有成本低、操作簡單等特點，并且檢測效果具有實時性、迅速性以及非接觸性等特點，檢測效果比較精確，該技術(shù)在自動化生產(chǎn)線的檢測與診斷中有重要的作用。

3機(jī)器視覺在生產(chǎn)線狀態(tài)檢測和故障診斷中的應(yīng)用

3.1在刀具狀態(tài)在線檢測中的應(yīng)用

在刀具生產(chǎn)過程中，機(jī)器視覺已經(jīng)成為一種重要的檢測手段。檢測的形式可以分為三種，第一，對刀具表面直接檢測，通過表面圖像進(jìn)行分析與診斷。第二，間接監(jiān)測，將觀測點設(shè)置在工件表面，對工件表面的文理進(jìn)行分析，判斷加工的情況。第三，準(zhǔn)直接檢測法，將觀測點設(shè)置在刀具刃口處，根據(jù)刀具刃口的切削圖像分析刀具磨損的情況，并采用統(tǒng)計的方法，明確切削形態(tài)圖與刀具磨損情況的關(guān)系。

3.2在氣動系統(tǒng)中應(yīng)用

在自動化生產(chǎn)線上，機(jī)器視覺的應(yīng)用在氣動系統(tǒng)中有良好的效果。在該系統(tǒng)的檢測中，CCD攝像機(jī)是主要的傳感器件，通過圖像采集卡獲得系統(tǒng)的圖像信息，將圖像傳輸?shù)接嬎銠C(jī)中，計算機(jī)系統(tǒng)會對圖像進(jìn)行分析，從而判斷氣動系統(tǒng)的運行狀態(tài)，確定故障所在位置，并對故障進(jìn)行分析處理。為了提高系統(tǒng)的通用性，系統(tǒng)在正式投入使用之前需要經(jīng)歷一個自學(xué)習(xí)的過程。其中包括工件擺放的位置、速度、順序等參數(shù)，保存好這些狀態(tài)參數(shù)，為以后的工作提供參考。自學(xué)習(xí)結(jié)束后可以正常工作，工件的檢測工作與自學(xué)習(xí)過程中的檢測相似，明確掌握工件的位置后，與自學(xué)習(xí)中得到的參數(shù)進(jìn)行比較，分析系統(tǒng)運行的狀態(tài)，判斷系統(tǒng)是否存在問題。對已有的故障進(jìn)行分類，在人機(jī)界面上顯示故障分析結(jié)果，為工作人員提供數(shù)據(jù)參考。

3.3在容器容積及包裝檢測中的應(yīng)用

對于一些包裝行業(yè)，如制藥和食品行業(yè)，逐一檢測的方式已經(jīng)不再適用于高度自動化的生產(chǎn)形式，機(jī)器視覺檢測技術(shù)的應(yīng)用能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)檢測方式效率低、風(fēng)險大、準(zhǔn)確性低的缺陷。例如，在純凈水灌裝生產(chǎn)線上，體積檢測工作就可以利用CCD對灌裝瓶進(jìn)行拍攝，獲得相關(guān)圖像，再進(jìn)行邊緣監(jiān)測，確定瓶中的液面位置，對于液面高度不合格的灌裝瓶要及時的分離出來，并確定生產(chǎn)設(shè)備故障存在的位置，及時的調(diào)整生產(chǎn)線的運行狀態(tài)。在醫(yī)藥生產(chǎn)中，機(jī)器視覺的應(yīng)用也是比較有效的。通過CCD照像機(jī)拍攝規(guī)范的藥板以及包裝線上的藥板圖像，采用目標(biāo)分割及定位的方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，對比分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)問題產(chǎn)品并及時的剔除。

3.4在印刷電路板生產(chǎn)線上的應(yīng)用

印刷電路板是電子產(chǎn)品中的重要組成部分，電路板的質(zhì)量對電子產(chǎn)品的質(zhì)量有重要的影響，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，印刷電路板也不斷向多層次、高密度的方向發(fā)展，這就造成了連鎖反應(yīng)，一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題會影響多個環(huán)節(jié)，造成嚴(yán)重的時間浪費及成本浪費。機(jī)器視覺監(jiān)測技術(shù)是一種有效的檢測方式。機(jī)器視覺對印刷電路板的生產(chǎn)檢測方式有這樣幾種：第一，參考比較法，比較被測電路印刷版與標(biāo)準(zhǔn)電路印刷版的特征和相關(guān)指標(biāo)，確定印刷電路板的缺陷，利用形態(tài)變換檢測原理，對圖像進(jìn)行消除噪聲的處理，形成偽標(biāo)準(zhǔn)圖像，以此作為標(biāo)準(zhǔn)，比較待測二值圖像模板與標(biāo)準(zhǔn)二值圖像模板，不同的部分就是缺陷存在的位置[2]。另外，還有連接表驗證法。在不同的焊盤區(qū)域設(shè)立連接表，根據(jù)圖像的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，不必將兩個圖像完全對準(zhǔn)，也不需要校正幾何形變，檢測的方法比較簡單，但是一些細(xì)小的缺陷可能無法檢測出來。第二，利用規(guī)則校驗法，檢驗印刷電路板的質(zhì)量與設(shè)計規(guī)范是否相符，主要從尺寸和形態(tài)入手，針對產(chǎn)品的一些細(xì)小缺陷進(jìn)行檢驗，具有較好的效果。這種方式的運算量很大，對于大的缺陷檢測效果不理想。第三，混合類型法，這種方法是將參考比較法和規(guī)則校驗法結(jié)合在一起，汲取兩者的優(yōu)勢，實現(xiàn)對產(chǎn)品的全面檢測。

結(jié)語：綜上所述，自動化生產(chǎn)線是企業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，其運行狀態(tài)決定了生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，對企業(yè)發(fā)展有直接的影響，因此，需要采用先進(jìn)的技術(shù)手段對自動化生產(chǎn)線進(jìn)行狀態(tài)檢測與故障診斷，機(jī)器視覺技術(shù)能夠起到良好的檢測和診斷的效果，為自動化生產(chǎn)線的運行提供一定的保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈長青.旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備關(guān)鍵部件故障診斷與預(yù)測方法研究[D].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2014.

[2]許海霞.機(jī)器視覺標(biāo)定與目標(biāo)檢測跟蹤方法及其應(yīng)用研究[D].湖南大學(xué)，2011.endprint