王玉慶

摘 要：隨著科技的進(jìn)步，機(jī)械制造自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展引人注目。研究者將很多獨(dú)特的技術(shù)手段與之相結(jié)合，為機(jī)械制造領(lǐng)域的發(fā)展提供有利條件。本篇文章就機(jī)器視覺(jué)技術(shù)及其在機(jī)械制造自動(dòng)化中的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單的論述，首先對(duì)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的概念進(jìn)行了闡釋，然后列舉和分析了機(jī)器視覺(jué)自動(dòng)化在機(jī)械制造自動(dòng)化中的幾個(gè)方面的應(yīng)用，希望能對(duì)機(jī)械制造自動(dòng)化的研究有所幫助。

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

機(jī)器視覺(jué)技術(shù)能夠在很大程度上代替人力去實(shí)現(xiàn)機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)，是自動(dòng)化的重要環(huán)節(jié)，企業(yè)在面對(duì)巨大而激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，應(yīng)該將機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)予以應(yīng)用，從而減少成本，提高效率。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用，一般集中在工件測(cè)量等領(lǐng)域，本文對(duì)該技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行了分析，期望能夠?yàn)闄C(jī)械制造業(yè)的再次提升提供基礎(chǔ)性意見(jiàn)，提高企業(yè)及技術(shù)人員的重視程度，將機(jī)器視覺(jué)技術(shù)和機(jī)械制造進(jìn)一步融合，實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的改造升級(jí)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)上的長(zhǎng)足進(jìn)步。

一、機(jī)器視覺(jué)技術(shù)概念

所謂機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，主要是指利用信息技術(shù)對(duì)人類的視覺(jué)進(jìn)行模擬，即利用先進(jìn)的技術(shù)和儀器代替人類對(duì)事物進(jìn)行識(shí)別，在此基礎(chǔ)上，對(duì)人類的視覺(jué)能力進(jìn)行加強(qiáng)與超越，不但進(jìn)行物象識(shí)別，而且還同時(shí)完成人類視覺(jué)所無(wú)法完成的測(cè)量、定位等操作。當(dāng)今的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)主要是以CCD攝像機(jī)為技術(shù)核心，該攝像機(jī)能夠提取信息，不但能夠提取物象信息，還能讓物象信息納入整體軟件系統(tǒng)中進(jìn)行全面檢測(cè)，提取出物象數(shù)據(jù)信息，大大提高了視覺(jué)判斷的能力，從而實(shí)現(xiàn)精確的數(shù)據(jù)掌握和信息提取。在此基礎(chǔ)上，再進(jìn)行下一步的操作，既節(jié)省時(shí)間，又大大的提高效率。此外，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)具有多種優(yōu)勢(shì)，例如噪音小、精度高、速度快等，非常值得在機(jī)械制造自動(dòng)化中進(jìn)行推廣。當(dāng)前的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，已經(jīng)形成固定的工作流程和特定的功能板塊，主要有光源、圖像采集裝置、顯示器、光敏傳感器等。主要的工作原理是將圖像轉(zhuǎn)化為信號(hào)，再將信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字模型，形成直觀的評(píng)估。[1]

二、機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在機(jī)械制造自動(dòng)化中的應(yīng)用

（一）在測(cè)量中的應(yīng)用

1.在精密測(cè)量中的應(yīng)用

機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在測(cè)量中可以發(fā)揮出超乎想象的作用，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)中的光學(xué)系統(tǒng)、處理系統(tǒng)等能夠?qū)Υ龣z測(cè)部位進(jìn)行精準(zhǔn)定位和測(cè)量，并利用顯微鏡將物象的輪廓勾勒出來(lái)，從而獲得比人工測(cè)量要更加精確的測(cè)量數(shù)據(jù)。此外，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多次測(cè)量，將測(cè)量誤差控制到最低限度。

2.在磨損測(cè)量中的應(yīng)用

在磨損測(cè)量中，人工測(cè)量極容易發(fā)生誤差，受外界因素干擾較多，往往不能得到準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)。以刀具的磨損測(cè)量為例，在測(cè)量過(guò)程中，如果是人工測(cè)量的話，需要將刀具卸下人工測(cè)量，這個(gè)過(guò)程很是繁瑣復(fù)雜，增加了不確定性。如果是機(jī)器數(shù)據(jù)技術(shù)測(cè)量的話，可以很方便的獲取數(shù)據(jù)，提高磨損測(cè)量的效率，而且還能利用計(jì)算機(jī)建立磨損數(shù)學(xué)模型，完成數(shù)字化管理和監(jiān)督。[2]

3.在預(yù)調(diào)測(cè)量中的應(yīng)用

傳統(tǒng)預(yù)調(diào)測(cè)量所采用的光學(xué)投影方式方法存在著幾個(gè)弊端，其中長(zhǎng)期困擾我們的是人力投入大、技術(shù)要求高等，基于此，預(yù)調(diào)測(cè)量一直以來(lái)是機(jī)械制造行業(yè)的一大難題，利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行預(yù)調(diào)測(cè)量可以很好的解決這些難題。主要是因?yàn)?，利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行預(yù)調(diào)測(cè)量可以和傳統(tǒng)光學(xué)測(cè)量相結(jié)合，在傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)測(cè)量效率的提高，既簡(jiǎn)化了測(cè)量的步驟和流程，又能獲得更具有參考意義的數(shù)據(jù)。

（二）在自動(dòng)焊接的應(yīng)用

機(jī)器視覺(jué)技術(shù)可以利用自身優(yōu)勢(shì)提高自動(dòng)焊接的質(zhì)量，同時(shí)增加了操作上的安全度，主要應(yīng)用措施是依靠 CCD 攝像機(jī)等圖像采集元件，利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行提取，由此提升施工質(zhì)量。此外，在焊接過(guò)程中我們應(yīng)注重利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)功能，檢測(cè)熔池形狀、熔透控制等等，為準(zhǔn)確展開(kāi)焊接提供有力支撐。另外，我國(guó)目前應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)比較多的是汽車、航天等領(lǐng)域，這些行業(yè)都要求機(jī)械制造的高標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于焊接技術(shù)有著極高的要求。

在機(jī)器人焊接中，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。在機(jī)器人焊接逐漸替代人工的進(jìn)程中，我們需要將機(jī)器視覺(jué)技術(shù)有效的應(yīng)用其中，進(jìn)一步提高機(jī)器人焊接的精度。機(jī)器人焊接可以避免人工焊接所遇到的安全問(wèn)題，在一些極端情況下完成作業(yè)，有效的彌補(bǔ)了人工作業(yè)的不足。利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)從一維到三維的獲取和建立，通過(guò)圖像和數(shù)據(jù)的整合，為機(jī)器人焊接提供強(qiáng)大的基礎(chǔ)。

（三）在工件定位中的運(yùn)用

機(jī)器視覺(jué)技術(shù)能夠很好的完成工件定位工作，主要是在機(jī)械制造過(guò)程中安置一臺(tái)或者多臺(tái)CCD 攝像機(jī)對(duì)工作環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)零件位置進(jìn)行確定。例如，可以利用基于高像素 CCD 攝像機(jī)將定位精準(zhǔn)度控制在了< 0.1mm 的范圍內(nèi)，從而提升整體作業(yè)質(zhì)量和效率。

（四）在工件檢測(cè)中的運(yùn)用

在機(jī)械制造自動(dòng)化中，對(duì)于工件的檢測(cè)工作是重要工作內(nèi)容之一，檢測(cè)工作不僅對(duì)于機(jī)械的安全性有著重要的作用，而且對(duì)于整體機(jī)械良好運(yùn)行的保障也有著不可忽視的作用。當(dāng)前的機(jī)械制造大都是采用批量生產(chǎn)，雖然保證了數(shù)量，但是在質(zhì)量上卻不能保證每個(gè)工件都符合質(zhì)量要求。任何一個(gè)工件質(zhì)量的不達(dá)標(biāo)，都可能意味著某個(gè)產(chǎn)品的整體不合格。而依靠人工進(jìn)行檢測(cè)又面臨著效率低下的問(wèn)題，而且人工檢測(cè)失誤較多，不能完全保證產(chǎn)品質(zhì)量。在工件測(cè)量中采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)具有很大的優(yōu)勢(shì)，主要有：第一，避免人工檢測(cè)所面臨的效率問(wèn)題，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)具有很大的效率優(yōu)勢(shì)；第二，在技術(shù)能力方面，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)有著天然的優(yōu)勢(shì)，可以完成人工不能完成的很多工作；第三，能夠發(fā)現(xiàn)人眼不能發(fā)現(xiàn)的細(xì)節(jié)之處，甚至是隱藏在表面下的內(nèi)部問(wèn)題，都能夠發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步提高了安全性；第四，在檢測(cè)的同時(shí)建立數(shù)字模型，為后期工作帶來(lái)便利。

當(dāng)前，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在工件檢測(cè)中的應(yīng)用主要集中在以下領(lǐng)域：第一，汽車生產(chǎn)行業(yè)基于批量生產(chǎn)的需求，將機(jī)器視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用于檢測(cè)之中，該領(lǐng)域?qū)τ跈C(jī)器視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用可以突破傳統(tǒng)的限制，不受人工的能力約束，為企業(yè)節(jié)約了大量人力資本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的檢測(cè)，滿足了汽車行業(yè)對(duì)于施工質(zhì)量的要求；第二，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于工件質(zhì)量、精度的檢測(cè)，還能同時(shí)提取精確的檢測(cè)數(shù)據(jù)，這樣精確的數(shù)據(jù)是人工所不能達(dá)到的。例如，BIN-PICKING 即為成功運(yùn)用案例。[3]

三、結(jié)論

綜上可知，相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械制造自動(dòng)化的手段和方法，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)能夠在很大程度上提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高工作效率。因此，我們要加大投入，提高重視程度，將機(jī)器視覺(jué)技術(shù)和機(jī)械制造自動(dòng)化進(jìn)行結(jié)合，在檢測(cè)、測(cè)量、焊接等方面進(jìn)一步使用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，進(jìn)而改善傳統(tǒng)機(jī)械制造過(guò)程中存在的瓶頸和相應(yīng)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)高效率產(chǎn)品加工，滿足自動(dòng)化機(jī)械制造條件。此外，在以后的制造中，我們一定要深入掌握機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用原理，將不良因素降到最低，保證發(fā)揮機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的價(jià)值，真正為機(jī)械制造自動(dòng)化的發(fā)展助力。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊剛.機(jī)器視覺(jué)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(jué)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(guó)科技縱橫，2017（21）.

[3]劉賢清.機(jī)器視覺(jué)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）.