孫曉鳳

摘 要：隨著時(shí)代的進(jìn)步以及國家科技實(shí)力的提升，機(jī)械制造自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展得到了不小的突破與創(chuàng)新。越來越多的科研團(tuán)隊(duì)不僅提高了對機(jī)械制造與自動(dòng)化研究的重視，還將很多獨(dú)特的技術(shù)手段應(yīng)用到了實(shí)際的工作中，為機(jī)械制造領(lǐng)域的發(fā)展提供有利條件。機(jī)器視覺技術(shù)就是近年來相關(guān)科研團(tuán)隊(duì)關(guān)注的重點(diǎn)，對于技術(shù)的應(yīng)用原理和注意事項(xiàng)等，很多機(jī)械制造部門也對其進(jìn)行了深入的研究與探討。本篇文章就機(jī)器視覺技術(shù)及其在機(jī)械制造自動(dòng)化中的應(yīng)用進(jìn)行簡單的論述，希望能對相關(guān)學(xué)者的研究有所幫助。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造；自動(dòng)化；視覺技術(shù)

機(jī)械制造自動(dòng)化領(lǐng)域在國家建設(shè)與發(fā)展中扮演著至關(guān)重要的角色，在實(shí)際工作中會涉及到大量的技術(shù)手段，而在近幾年的發(fā)展中，很多科研團(tuán)隊(duì)及機(jī)械制造部門將目光轉(zhuǎn)向了機(jī)器視覺技術(shù)，并對技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行了全方位的研究，以此來推進(jìn)機(jī)械制造領(lǐng)域的發(fā)展。但是部分機(jī)械制造部門在實(shí)際應(yīng)用機(jī)器視覺技術(shù)的過程中，不能妥善處理技術(shù)與自動(dòng)化之間的關(guān)系，反而阻礙了相關(guān)制造工作的開展。所以，如何讓機(jī)器視覺技術(shù)發(fā)揮最佳效果，成為了機(jī)械制造發(fā)展中需要解決的問題。

1 機(jī)器視覺技術(shù)的概述

機(jī)器視覺技術(shù)是一種利用計(jì)算機(jī)模擬人類的視覺功能提取物象信息，經(jīng)過識別分析后實(shí)現(xiàn)精密測量、實(shí)際檢測以及智能監(jiān)控的技術(shù)。機(jī)器視覺系統(tǒng)利用CCD攝像機(jī)將具體物象轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像傳輸入處理系統(tǒng)，對圖像的顏色、亮度、分布情況等信息進(jìn)行綜合分析，將這些信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，再次進(jìn)行特征分析判斷，最終得出檢測結(jié)果輸出。指揮系統(tǒng)根據(jù)檢測結(jié)果作為執(zhí)行指標(biāo)，根據(jù)結(jié)果做出相對相應(yīng)的操作指示，進(jìn)行實(shí)際動(dòng)作控制。該技術(shù)具有工作速度快、運(yùn)行噪聲低、測量精準(zhǔn)度高、作業(yè)靈敏、運(yùn)用靈活等優(yōu)點(diǎn)，并且工作時(shí)間持久，能夠適應(yīng)更重環(huán)境，物象數(shù)據(jù)信息化處理程度高。

2 機(jī)器視覺技術(shù)在機(jī)械制造自動(dòng)化中的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 工件檢測方面

機(jī)械制造自動(dòng)化中會涉及到很多的工件檢測工作，這項(xiàng)工作不僅對機(jī)械的安全性能有著重要的保護(hù)作用，還會日后機(jī)械設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行有著重要的意義和影響。由于機(jī)械制造生產(chǎn)的規(guī)模較大，很多工件也都采取批量生產(chǎn)方式。雖然這種方式能夠在一定程度上節(jié)省制造時(shí)間，提高工作效率，但是工件的質(zhì)量卻不能得到全面的保障。所以需要機(jī)械制造團(tuán)隊(duì)安排專業(yè)團(tuán)隊(duì)對工件進(jìn)行檢測。由于人工檢測方式會消耗大量的時(shí)間，檢測人員的專業(yè)能力和水平也很難統(tǒng)一，所以在近些年的發(fā)展中，很多機(jī)械制造部門選擇機(jī)器視覺技術(shù)來進(jìn)行工件的檢測。

采用機(jī)器視覺技術(shù)對工件進(jìn)行檢測有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：第一，科學(xué)合理的應(yīng)用機(jī)器視覺技術(shù)能夠有效的提高工件檢測的效率和質(zhì)量。對于人工檢測中存在的問題和不足之處，機(jī)器視覺技術(shù)能夠成功的避免。第二，應(yīng)用機(jī)器視覺技術(shù)能夠節(jié)省大量的人力資源，對相關(guān)工作人員的專業(yè)能力也能起到推進(jìn)作用。第三，機(jī)器視覺技術(shù)還能夠?qū)θ巳庋垭y以發(fā)現(xiàn)的細(xì)小工件問題進(jìn)行準(zhǔn)確的捕捉，大大提高了機(jī)械設(shè)備整體的安全性能，有利于機(jī)械自動(dòng)化的平穩(wěn)運(yùn)行。第四，機(jī)器視覺技術(shù)還能夠準(zhǔn)確、全面的收集工件檢測中涉及到的數(shù)據(jù)，對后期工件的檢測和維護(hù)處理有著重要的意義和影響。

2.2 工件測量方面

機(jī)器視覺技術(shù)能夠?qū)α慵M(jìn)行精密測量，檢測系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)、CCD攝像頭以及光學(xué)系統(tǒng)，工作原理為：通過在需測量零件照射平行光束提供光源，利用顯微光學(xué)鏡放大零件邊緣輪廓后再使用CCD攝像頭成像輸入計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)進(jìn)行成像數(shù)據(jù)處理，得出零件邊緣輪廓的精確位置。若想獲取位移量，僅需將測量零件進(jìn)行位移后再次進(jìn)行測量，計(jì)算出兩次結(jié)果之差，若在測量過程中，被測零件兩條邊緣輪廓線出現(xiàn)在同一成像中，該位移量則為被測零件的相應(yīng)尺寸。該系統(tǒng)對于大批量生產(chǎn)零件的測量檢查，特別是形狀簡單、體積較小的零件測量檢查十分具有優(yōu)越性。

逆向工程是指利用測量儀對定制工件進(jìn)行測量，根據(jù)測量數(shù)據(jù)建立三維坐標(biāo)圖后使用CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行圖像加工，最后由CNC加工機(jī)完成模型。其中測量數(shù)據(jù)的精確度決定了模型質(zhì)量，在逆向工程中起到關(guān)鍵作用。隨著科技的發(fā)展，機(jī)器視覺技術(shù)被用于逆向工程工件測量中，即目前的快速輪廓視覺測量技術(shù)，該技術(shù)的建立基礎(chǔ)為三角法，利用線結(jié)構(gòu)光進(jìn)行工件表面的輪廓測量。在工件表面投射平面條紋結(jié)構(gòu)光，形成不同的條紋變形，進(jìn)行工件表面輪廓變化分析。其中，CCD在進(jìn)行條紋圖像攝取時(shí)，經(jīng)過三次信號轉(zhuǎn)后才進(jìn)行保存，即視頻信號--模擬信號--數(shù)字信號。同時(shí)將存儲信息輸出至監(jiān)視器，使用計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)進(jìn)行圖像處理，最終得出工件模型圖。

2.3 機(jī)器人焊接方面

除了上述兩點(diǎn)，機(jī)器視覺技術(shù)在機(jī)器人的焊接中也發(fā)揮著重要的作用。由于現(xiàn)代機(jī)械制造自動(dòng)化領(lǐng)域中，會涉及到很多機(jī)器人焊接的工作。而對機(jī)器人進(jìn)行焊接則需要較高的精準(zhǔn)度和專業(yè)度。因此傳統(tǒng)老套的焊接方式已經(jīng)不能滿足相關(guān)工作的需要，需要機(jī)械制造部門能夠?qū)C(jī)器視覺技術(shù)有效的應(yīng)用其中，在提高機(jī)器人焊接質(zhì)量的同時(shí)，為工作的開展提供便利條件。

機(jī)器視覺技術(shù)在機(jī)器人焊接中的應(yīng)用，是指利用X光探傷儀、紅外攝像儀、CCD攝像機(jī)等處理技術(shù)使焊機(jī)具備視覺功能，從而提高機(jī)器人焊接質(zhì)量。視覺功能包括一維傳感、二維傳感以及三維傳感三種傳感，一維傳感的檢查組件為一個(gè)或多個(gè)光電接收單位，即單光電；二維傳感的平面陳列成像通過電或機(jī)械掃描獲?。煌ㄟ^對多個(gè)一維或二維傳感信息數(shù)據(jù)的綜合處理，可獲得三維傳感。

由于焊接工作危險(xiǎn)系數(shù)大，許多操作無法實(shí)現(xiàn)人為直接操作，一些工作環(huán)境也無法直接進(jìn)行人工作業(yè)。例如核輻射環(huán)境、水下、熔池、溶液飛濺等環(huán)境。機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用彌補(bǔ)了人工作業(yè)的不足，能夠進(jìn)行熔池?cái)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)提取，在弧光飛濺且強(qiáng)烈的情況下實(shí)現(xiàn)焊縫圖像的提取，對焊接性能、焊接結(jié)構(gòu)以及焊接組織進(jìn)行預(yù)測，確保焊接質(zhì)量。

3 結(jié)束語

如今，很多機(jī)械制造自動(dòng)化團(tuán)隊(duì)都能科學(xué)有效的應(yīng)用機(jī)器視覺技術(shù)，并對原有的相關(guān)技術(shù)與之相結(jié)合，為機(jī)械制造工作的順利開展提供便利條件。對于機(jī)器視覺技術(shù)應(yīng)用過程中存在的難點(diǎn)問題，相關(guān)制造團(tuán)隊(duì)也能結(jié)合機(jī)械的種類和后期應(yīng)用特點(diǎn)，對問題產(chǎn)生的原因進(jìn)行全方位的分析，從而找到科學(xué)的優(yōu)化方案，提高機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。但是仍然有一些機(jī)械制造部門不注重機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用，忽視了技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)的研究。所以在日后的制造中，機(jī)械制造部門一定要在開展工作前，對技術(shù)的應(yīng)用原理進(jìn)行全面的了解與掌握，將影響技術(shù)應(yīng)用效果的不良因素降到最低，這樣才能真正發(fā)揮機(jī)器視覺技術(shù)的價(jià)值，為機(jī)械制造自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展助力。

參考文獻(xiàn)

[1]楊剛.機(jī)器視覺技術(shù)及其在機(jī)械制造自動(dòng)化中的應(yīng)用分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（24）：143-143.

[2]高衍慶.機(jī)器視覺技術(shù)及其在機(jī)械制造自動(dòng)化中的應(yīng)用分析[J].中國科技縱橫，2017（21）.

[3]劉賢清.機(jī)器視覺技術(shù)及其在機(jī)械制造自動(dòng)化中的應(yīng)用探討[J].明日風(fēng)尚，2017（3）.