劉亮

【摘? 要】隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，相關(guān)的科技產(chǎn)物逐漸進(jìn)入更大的應(yīng)用市場(chǎng)。先進(jìn)的智能化機(jī)器、自動(dòng)控制技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用不僅解放了勞動(dòng)力，還推進(jìn)了工業(yè)化生產(chǎn)的進(jìn)程。論文為促進(jìn)機(jī)器人在產(chǎn)業(yè)中的自動(dòng)化升級(jí)，對(duì)其視覺(jué)識(shí)別技術(shù)的概念、特征以及實(shí)際應(yīng)用意義進(jìn)行闡述，將機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)涉及的技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明，評(píng)釋機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別的實(shí)際效用。

【Abstract】With the continuous improvement of the level of modern science and technology， related scientific and technological products have gradually entered a larger application market. The application of advanced intelligent machine and automatic control technology in industrial field not only liberated labor force， but also promoted the process of industrial production. In order to promote the automation upgrading of robot in the industry， this paper expounds the concept， characteristics and practical application significance of its visual recognition technology， describes the technologies involved in the robot visual recognition system， and evaluates the actual utility of robot visual recognition.

【關(guān)鍵詞】視覺(jué)識(shí)別;定位抓取;智能機(jī)器人;工業(yè)生產(chǎn)

【Keywords】visual recognition; positioning grasping; intelligent robot; industrial production

【中圖分類(lèi)號(hào)】TP242? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）12-0180-02

1 引言

智能機(jī)器人代表依照特定程序代碼進(jìn)行工作的生產(chǎn)工具，其先進(jìn)性的應(yīng)用技術(shù)在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中起著決定性作用，是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的主要推動(dòng)力。目前，工業(yè)生產(chǎn)任務(wù)對(duì)于生產(chǎn)線的柔性與自動(dòng)化水平不斷提出更高要求，功能單一機(jī)器人已經(jīng)逐漸喪失市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。因此，為提升機(jī)器人應(yīng)對(duì)復(fù)雜、精準(zhǔn)的生產(chǎn)作業(yè)的能力，就需要對(duì)機(jī)器人的網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化、智能化水平進(jìn)行提升，通過(guò)提升機(jī)器人的多功能水平來(lái)提高其實(shí)際性能。將視覺(jué)識(shí)別技術(shù)與機(jī)器人的設(shè)計(jì)相結(jié)合，優(yōu)化機(jī)器人物件識(shí)別與抓取的技術(shù)，并將此技術(shù)引入工業(yè)生產(chǎn)流程，提高生產(chǎn)作業(yè)的效率，推進(jìn)整體工業(yè)技術(shù)與生產(chǎn)能力的進(jìn)步。

2 機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別抓取技術(shù)概述

2.1 機(jī)器視覺(jué)概念

機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別能夠代替人眼，對(duì)探測(cè)物體進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、測(cè)量及判斷，以此保證機(jī)器人程序?qū)ξ矬w相關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)算及判斷的準(zhǔn)確性。機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別技術(shù)作為多功能綜合技術(shù)，通過(guò)攝像機(jī)對(duì)物體表面進(jìn)行圖像采集，之后通過(guò)系統(tǒng)分析，將數(shù)據(jù)結(jié)論反饋給相關(guān)管理人員，提升作業(yè)生產(chǎn)效率。

2.2 機(jī)器視覺(jué)特性

機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工作生產(chǎn)的原因如下：首先，機(jī)器人識(shí)別具有靈活性。機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別技術(shù)不僅能夠輔助采集物體圖像，還能夠?qū)D像信息進(jìn)行分析及處理，滿(mǎn)足了工業(yè)生產(chǎn)流程的多樣化、靈活性需求。其次，機(jī)器人識(shí)別具有準(zhǔn)確性。機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別技術(shù)的準(zhǔn)確性是其完成復(fù)雜工序的基本條件，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，工人難以應(yīng)對(duì)批量化的高技術(shù)生產(chǎn)任務(wù)，而機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別技術(shù)則能夠利用自身的精準(zhǔn)化操作代替人工操作。最后，機(jī)器人識(shí)別具有廉價(jià)性。信息技術(shù)的普及與計(jì)算機(jī)處理器價(jià)格的下降，使依靠信息與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的機(jī)器視覺(jué)識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用成本隨之下降，為智能化技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供基礎(chǔ)條件[1]。

3 機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別抓取技術(shù)分析

3.1 圖像處理技術(shù)

圖像處理技術(shù)包括三種：首先，灰度處理技術(shù)。通過(guò)將彩色圖像進(jìn)行灰度處理，能夠?qū)D像轉(zhuǎn)變成由黑白構(gòu)成的灰度圖像，以此突顯圖中信息，減少計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的任務(wù)量。灰度圖像處理技術(shù)并不會(huì)將彩色圖像的清晰度減弱，因此，通過(guò)灰度圖像來(lái)讀取物件信息是可行的。其次，濾波處理技術(shù)。將物件圖像進(jìn)行濾波處理，能夠?qū)D像中的噪點(diǎn)進(jìn)行減弱，顯現(xiàn)出其他關(guān)鍵的信息點(diǎn)，保證圖像的有效性。攝像機(jī)采集的圖像中通常會(huì)存在噪點(diǎn)，這些噪點(diǎn)會(huì)直接影響成片的質(zhì)量，因此，必須對(duì)圖片進(jìn)行濾波處理，控制由圖像產(chǎn)生的抓取誤差。最后，二值化處理技術(shù)。通過(guò)二值化處理，能夠?qū)D像中的像素點(diǎn)灰度值規(guī)定成0或255，使圖像的灰度值是統(tǒng)一的，通過(guò)對(duì)圖像像素點(diǎn)灰度值的簡(jiǎn)化，來(lái)減少系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理量。在進(jìn)行圖像的二值化處理過(guò)程中，必須將閾值進(jìn)行合理設(shè)定，只有保證閾值的正確性，才能發(fā)揮二值化處理技術(shù)的效用。

3.2 三維定位技術(shù)

決定機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別精準(zhǔn)抓取效果的重要原因就是其三維定位技術(shù)，因此，工業(yè)生產(chǎn)更加重視機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)中的三維定位技術(shù)的發(fā)展。雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)是三維定位技術(shù)開(kāi)展工作的主要依據(jù)，此系統(tǒng)可以根據(jù)物件的三維坐標(biāo)來(lái)建立一個(gè)三維坐標(biāo)系，以此提升系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。相較于二維定位技術(shù)，三維定位技術(shù)不僅能夠提供先進(jìn)性的工業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)，還能夠參照不同的場(chǎng)景，對(duì)坐標(biāo)系進(jìn)行調(diào)整，完全匹配工業(yè)生產(chǎn)需求。

目前，工業(yè)生產(chǎn)流程復(fù)雜多變，三維定位系統(tǒng)的應(yīng)用可以將物件的三維信息進(jìn)行視覺(jué)識(shí)別，利用圖像坐標(biāo)軸與現(xiàn)實(shí)坐標(biāo)軸的相互轉(zhuǎn)變來(lái)獲取目標(biāo)物件的位置信息，使機(jī)器人對(duì)于目標(biāo)物件的抓取更加精準(zhǔn)。此外，三維定位技術(shù)還可以將圖像坐標(biāo)軸與現(xiàn)實(shí)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)變進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同規(guī)格目標(biāo)的識(shí)別與抓取，滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)任務(wù)中對(duì)精準(zhǔn)定位的需求。

3.3 自動(dòng)抓取技術(shù)

機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別的基礎(chǔ)任務(wù)就是將物件準(zhǔn)確抓取，而自動(dòng)抓取技術(shù)就是機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別工作系統(tǒng)中的基礎(chǔ)技術(shù)。機(jī)器人應(yīng)用自動(dòng)抓取技術(shù)是建立在圖像處理技術(shù)與三維定位技術(shù)上。圖像處理技術(shù)為抓取工作提供物件的圖像信息，三維定位技術(shù)為抓取工作提供物件的坐標(biāo)信息，在系統(tǒng)中整合完所有的信息，才能利用自動(dòng)抓取技術(shù)進(jìn)行工作。

相較于傳統(tǒng)的機(jī)器人抓取技術(shù)而言，先進(jìn)性的自動(dòng)化抓取技術(shù)具備便捷、快速的特點(diǎn)。由于自動(dòng)抓取技術(shù)不需要頻繁調(diào)整機(jī)器人的位置，從而減輕了管理人員的工作量。同時(shí)，應(yīng)用自動(dòng)抓取技術(shù)所需的費(fèi)用較少，對(duì)機(jī)器人產(chǎn)生的磨損較輕，有效地控制了生產(chǎn)作業(yè)的成本。此外，自動(dòng)抓取技術(shù)的便捷化應(yīng)用提升了機(jī)器人的自主性工作水平，提高了機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別與抓取工作的效率。

4 機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別抓取技術(shù)的應(yīng)用

4.1 產(chǎn)品組裝

合理開(kāi)發(fā)機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別抓取技術(shù)，在抓取流程中不斷調(diào)整優(yōu)化，并應(yīng)用于產(chǎn)品的組裝，可以有效提高產(chǎn)品的組裝速度。完成產(chǎn)品組裝需要依靠機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別與抓取系統(tǒng)中的攝像頭與手臂共同作業(yè)，兩部分相互配合、相互協(xié)作，利用機(jī)器人完成難度較高的組裝任務(wù)，能夠直接減輕人工的壓力，控制組裝工作所產(chǎn)生的費(fèi)用。產(chǎn)品組裝前，需要把物件的大小、尺寸等信息進(jìn)行系統(tǒng)傳輸，之后再由系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行處理與存儲(chǔ)。產(chǎn)品組裝過(guò)程中，機(jī)器人利用攝像機(jī)對(duì)物件進(jìn)行識(shí)別，然后利用機(jī)器人手臂設(shè)備對(duì)物件進(jìn)行抓取。如果在組裝過(guò)程中，物件的零件或其他組成結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化，只需要管理人通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，這樣就可以將管理人員的精力投放于其他重要的工作。機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別與抓取技術(shù)不僅能夠應(yīng)用于靜態(tài)物件中，還能夠?qū)?dòng)態(tài)物件進(jìn)行及時(shí)抓取，即機(jī)器人系統(tǒng)能夠配以傳送履帶協(xié)同工作，提高工業(yè)產(chǎn)品的組裝效率。

4.2 物件分揀

機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別與抓取技術(shù)能夠用以物件的分揀，高效、準(zhǔn)確地將不合格物件進(jìn)行篩除，進(jìn)一步提升工業(yè)生產(chǎn)水平，機(jī)器人的視覺(jué)識(shí)別與抓取技術(shù)在物件分揀過(guò)程中的應(yīng)用主要分為三個(gè)步驟：首先，圖像采集。此步驟需要機(jī)器人通過(guò)攝像機(jī)將物件的圖像傳輸至系統(tǒng)中。其次，圖像處理。通過(guò)一系列圖像處理技術(shù)提升圖像的清晰度，保證圖中信息的準(zhǔn)確性。最后，物件抓取。機(jī)器人通過(guò)識(shí)別，判定出物件的信息與狀態(tài)，并將物件分揀至不同位置，去掉已經(jīng)損壞的物件，提升工業(yè)生產(chǎn)分揀速度。機(jī)器人只有通過(guò)視覺(jué)識(shí)別技術(shù)才能夠?qū)ξ锛M(jìn)行分揀，對(duì)不完整物件進(jìn)行判別。因此，在物件分揀過(guò)程中，管理人員的主要工作就是將物件圖片及信息傳輸至機(jī)器人系統(tǒng)中，在保證生產(chǎn)效率的同時(shí)，提升物件分類(lèi)處理的準(zhǔn)確性。

4.3 工業(yè)生產(chǎn)線

機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別與抓取技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)線中的應(yīng)用能夠有效提高工廠生產(chǎn)的自動(dòng)化水平。工業(yè)生產(chǎn)線中包含了多種復(fù)雜工序，不同行業(yè)的生產(chǎn)線也具備不同的生產(chǎn)特點(diǎn)，以汽車(chē)生產(chǎn)線為例，工序包括焊接、沖壓、涂裝等。焊接生產(chǎn)線中的技術(shù)難點(diǎn)是焊點(diǎn)的查找與確定，只有保證焊點(diǎn)的精準(zhǔn)性，才能使焊接處牢固可靠。通過(guò)機(jī)器視覺(jué)識(shí)別與抓取技術(shù)對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行明確，之后再通過(guò)機(jī)器人進(jìn)行焊接，不僅使焊點(diǎn)的查找更加快速高效，還能保證焊接的牢固與穩(wěn)定。此外，機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別與抓取還可以應(yīng)用在涂裝工序中，利用抓取系統(tǒng)對(duì)噴涂位置進(jìn)行定位，之后利用機(jī)器人進(jìn)行漆料噴灑，在簡(jiǎn)化工序的同時(shí)，減少人力、材料的浪費(fèi)。

5 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代化的機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要將視覺(jué)識(shí)別技術(shù)與抓取技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，使自動(dòng)化水平的提升成為工業(yè)生產(chǎn)中的主要驅(qū)動(dòng)力?；诩夹g(shù)的不斷完善與優(yōu)化，擴(kuò)大機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別抓取技術(shù)的應(yīng)用范圍，在保證機(jī)器人正常運(yùn)行的同時(shí)，不斷深化對(duì)機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別抓取功能的探索，努力提升工業(yè)生產(chǎn)水平，推動(dòng)工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)步與發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

【1】鄭振峰.基于機(jī)器視覺(jué)運(yùn)用于工業(yè)機(jī)器人抓取技術(shù)的研究[J].南方農(nóng)機(jī)，2020，51（15）：46-47+52.