李蘭

[摘? ? 要 ]現(xiàn)今，工業(yè)機(jī)器人制造技術(shù)日新月異，其機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用水平也在不斷加深。機(jī)器視覺(jué)設(shè)計(jì)制造發(fā)展迎來(lái)各式各樣的挑戰(zhàn)，當(dāng)視覺(jué)技術(shù)水平在迅速的發(fā)展著，若想在現(xiàn)今社會(huì)如此激烈的競(jìng)爭(zhēng)下獲得一席之地，必須通過(guò)不停的提升自己的技術(shù)水平，應(yīng)用在各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，為機(jī)器設(shè)計(jì)帶來(lái)更高的質(zhì)量等來(lái)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)力提升。因此本文對(duì)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用進(jìn)行深刻的探討。

[關(guān)鍵詞]視覺(jué)技術(shù);機(jī)器設(shè)計(jì);應(yīng)用;設(shè)計(jì)制造

[中圖分類號(hào)]TP391.41;TP242.2 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2020）04–00–03

[Abstract]Today， industrial robot manufacturing technology is changing with each passing day， and the application level of its machine vision technology is also deepening.The development of machine vision design and manufacturing is facing a variety of challenges.When the level of vision technology is developing rapidly， if you want to gain a place under such fierce competition in today's society， you must constantly improve your technical level and apply it in In various production areas.Bring higher quality to machine design to enhance competitiveness.Therefore， this article makes a deep discussion on the application of machine vision technology in industrial robots.

[Keywords]vision technology; machine design; application; design and manufacture

我國(guó)的工業(yè)行業(yè)隨著工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用而迎來(lái)前所未有的生機(jī)，各項(xiàng)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在不斷精進(jìn)，先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用程度不斷加強(qiáng)。但仍然有些技術(shù)理論有待探討，工業(yè)企業(yè)必須重點(diǎn)關(guān)注現(xiàn)有機(jī)器視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用的各項(xiàng)問(wèn)題，技術(shù)應(yīng)用水平間接影響著機(jī)器人在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用成果。唯有提高應(yīng)用技術(shù)的水平、完善技術(shù)的使用，才能為工業(yè)企業(yè)帶來(lái)更好的完工質(zhì)量和效率。

1 機(jī)器人視覺(jué)技術(shù)的原理

運(yùn)用智能機(jī)器設(shè)備和智能技術(shù)能夠進(jìn)行物品、環(huán)境、位置識(shí)別的技術(shù)就是機(jī)器人視覺(jué)技術(shù)。機(jī)器人能夠運(yùn)用強(qiáng)大的計(jì)算模擬功能，讓機(jī)器能夠像人一樣多周邊事物進(jìn)行視覺(jué)反應(yīng)。對(duì)于接收到的外界要素精細(xì)分析，將數(shù)據(jù)進(jìn)行整合運(yùn)算，最終結(jié)果反饋給機(jī)器人中的計(jì)算機(jī)。

這是通過(guò)視覺(jué)傳感器獲得的，可以應(yīng)用此技術(shù)在日常生產(chǎn)時(shí)對(duì)周邊進(jìn)行檢測(cè)、控制、觀測(cè)。對(duì)于傳統(tǒng)的視覺(jué)技術(shù)，往往是通過(guò)對(duì)識(shí)別物體的明暗度進(jìn)行分析，而不可通過(guò)距離的遠(yuǎn)近進(jìn)行分析。在現(xiàn)下的智能視覺(jué)識(shí)別技術(shù)中，已經(jīng)發(fā)展出較為先進(jìn)的三維機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別技術(shù)，能夠通過(guò)視覺(jué)傳感器進(jìn)行圖像抓取上傳入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析。計(jì)算機(jī)通過(guò)對(duì)圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，反饋給機(jī)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)，最終完成視覺(jué)系統(tǒng)的運(yùn)行。

2 機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)組成

2.1 光源

視覺(jué)技術(shù)的光源選擇需要被識(shí)別物品突出其明晰的特質(zhì)并讓其具有較高的穩(wěn)定性。同時(shí)光源的選擇中能夠不被識(shí)別物品的位置環(huán)境所影響，成相質(zhì)量要高。當(dāng)前的視覺(jué)系統(tǒng)中往往需要選擇的是紅色的LED光源，因其成像效果較好，價(jià)格較低，技術(shù)也相對(duì)成熟。

2.2 鏡頭

對(duì)于視覺(jué)系統(tǒng)的鏡頭參數(shù)要有合適的焦距、景深、DOF、視場(chǎng)等，能夠?qū)㈢R頭前識(shí)別的物品呈現(xiàn)出原有面貌。景深參數(shù)能讓視覺(jué)識(shí)別鏡頭能夠保持高分辨率。而視場(chǎng)攝像頭能夠擴(kuò)大視覺(jué)識(shí)別范圍目標(biāo)，因此在視覺(jué)機(jī)器技術(shù)設(shè)備的選擇中，需要關(guān)注鏡頭的各項(xiàng)參數(shù)，才能帶來(lái)更好的識(shí)別效果。

2.3 攝像機(jī)

機(jī)器視覺(jué)技術(shù)使用的攝像機(jī)在以往多為傳統(tǒng)的膠片，對(duì)于視覺(jué)識(shí)別的成果質(zhì)量沒(méi)有較大的保障，視覺(jué)識(shí)別能力較低。在現(xiàn)在的發(fā)展下，科學(xué)技術(shù)的使用也讓視覺(jué)攝像機(jī)有了較高的發(fā)展。現(xiàn)有的攝像機(jī)多包含了固態(tài)傳感器，CCD圖像傳感器以其具有較小的體積、質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于視覺(jué)識(shí)別攝像機(jī)中。

2.4 圖像采集卡

圖像采集卡在機(jī)器識(shí)別技術(shù)中是作為一個(gè)圖像信息采集、處理、分析的組成。能夠在計(jì)算軟件的幫助下，將采集到的識(shí)別物品圖像進(jìn)行處理分析并加以儲(chǔ)存。

2.5 圖像處理軟件

圖像處理軟件能將采集到的圖像進(jìn)行畫質(zhì)增強(qiáng)，將迷糊的畫質(zhì)進(jìn)行處理，并分隔分析，獲取識(shí)別物品圖像的特質(zhì)，提取特征。從而帶來(lái)更好的圖像處理效果。

2.6 計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)在識(shí)別系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，需要使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行最終處理，將前期的圖像數(shù)據(jù)整合，使用識(shí)別、圖像軟件等進(jìn)行處理。通過(guò)在機(jī)器人中安裝小型、微型的計(jì)算機(jī)處理器，能夠?qū)崿F(xiàn)較優(yōu)質(zhì)的視覺(jué)識(shí)別結(jié)果。

3 工業(yè)機(jī)器人的視覺(jué)技術(shù)定位應(yīng)用

當(dāng)機(jī)器人在進(jìn)行對(duì)物體的識(shí)別定位時(shí)，往往需要用到較復(fù)雜的技術(shù)和模式。在機(jī)器視覺(jué)技術(shù)運(yùn)用中，對(duì)于機(jī)器人的定位模式有以下兩類。

（1）固定相機(jī)模式。

固定相機(jī)模式就是將識(shí)別相機(jī)、攝像頭等設(shè)置在設(shè)備上，不會(huì)與機(jī)器人共同移動(dòng)，而是從左到右進(jìn)行圖像的抓取，對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行的工況進(jìn)行圖像分析，并糾正錯(cuò)誤的生產(chǎn)進(jìn)行。將偏離的機(jī)器進(jìn)行圖像抓取分析，最終將其定位整改。在圖像的抓取過(guò)程中，需要相機(jī)先大概進(jìn)行拍攝定位，將數(shù)據(jù)傳送給視覺(jué)機(jī)器人，機(jī)器人能夠?qū)D像信息進(jìn)行精細(xì)的計(jì)算獲得精準(zhǔn)的物品方位和定位信息。這種模式能夠帶來(lái)更高的視覺(jué)識(shí)別穩(wěn)定性，能夠?qū)⒆ト〉降膱D像信息定位補(bǔ)正。通過(guò)計(jì)算機(jī)連接機(jī)器人的手臂進(jìn)行精確更正，能夠在工業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行機(jī)器生產(chǎn)偏差的修復(fù)，固定相機(jī)模式能夠?qū)⑾鄼C(jī)貼在固定設(shè)施上，根據(jù)實(shí)際的工況進(jìn)行位置的安裝。

（2）運(yùn)動(dòng)相機(jī)模式。

與固定相機(jī)模式不同，運(yùn)動(dòng)相機(jī)模式可以隨著機(jī)器手臂儀器一同移動(dòng)，將相機(jī)安置在機(jī)器人的手臂上，能夠進(jìn)行移動(dòng)捕捉定位工作。但與固定相機(jī)模式的功能相同，都是作為一個(gè)定位和抓取的機(jī)械設(shè)備，運(yùn)動(dòng)相機(jī)模式能夠與固定相機(jī)模式進(jìn)行合作配合。在生產(chǎn)管理中，兩種模式的結(jié)合能夠帶來(lái)更高的視覺(jué)識(shí)別效益，并且能夠給工業(yè)機(jī)器人帶來(lái)穩(wěn)定的識(shí)別成像。在模式選擇中，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該按照機(jī)器人的性質(zhì)和生產(chǎn)的特性合理選擇，讓機(jī)器人的視覺(jué)識(shí)別效益達(dá)到最大化，能夠讓視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)的安置和設(shè)計(jì)更加科學(xué)。在當(dāng)下，生產(chǎn)工程日益繁雜，需要視覺(jué)計(jì)算應(yīng)用與機(jī)器人的良好配合，才能讓智能化生產(chǎn)發(fā)展更上一層樓。

4 工業(yè)機(jī)器人的視覺(jué)技術(shù)識(shí)別應(yīng)用

現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)水平日新月異，工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)企業(yè)中不斷普及，各個(gè)企業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)仍在加速發(fā)展，以下是幾點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的視覺(jué)技術(shù)識(shí)別應(yīng)用。

4.1 零件識(shí)別

在工業(yè)生產(chǎn)建設(shè)中，工業(yè)機(jī)器人要對(duì)生產(chǎn)零件的模型、特征進(jìn)行辨認(rèn)，對(duì)材料進(jìn)行識(shí)別管理，此時(shí)視覺(jué)技術(shù)能夠帶來(lái)良好的識(shí)別效益。在視覺(jué)技術(shù)的識(shí)別工程中，可以對(duì)生產(chǎn)的零件長(zhǎng)度、大小、面積、體積、數(shù)量逐一檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺失的或者有瑕疵的零件。在工業(yè)生產(chǎn)中及時(shí)更換，如果使用的是人工識(shí)別，往往會(huì)帶來(lái)較多的遺漏和錯(cuò)誤。人工檢測(cè)的數(shù)量往往低于工業(yè)機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)，只要設(shè)定好程序，工業(yè)機(jī)器人就能通過(guò)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)自動(dòng)化檢測(cè)，無(wú)需人為的操控，極大的降低了工業(yè)生產(chǎn)的人工成本以及時(shí)間成本。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)能夠?qū)γ恳环萆a(chǎn)的零件進(jìn)行圖像的檢測(cè)抓取，用秒速進(jìn)行錯(cuò)誤的發(fā)現(xiàn)并及時(shí)更換，極大的提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率，受到了廣大工業(yè)企業(yè)的應(yīng)用。

4.2 生產(chǎn)測(cè)量

對(duì)于工業(yè)企業(yè)而言，隨著我國(guó)人民生活質(zhì)量的提高和生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，訂單量不斷提高。隨著人民的需求日益增長(zhǎng)，需要工業(yè)生產(chǎn)力的提升才能滿足當(dāng)下的發(fā)展需求。而傳統(tǒng)的生產(chǎn)尺寸測(cè)量中，需要繁雜的程序。但如果使用工業(yè)機(jī)器人，能夠通過(guò)視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)成像，通過(guò)智能化進(jìn)行檢測(cè)測(cè)量，為工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)較高效率的測(cè)量方式，減少了人工重復(fù)無(wú)意義的勞動(dòng)和支出成本。

5 機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用難題

在目前的工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行下，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展仍舊面臨著許多阻礙，以下是其在工業(yè)機(jī)器人的幾點(diǎn)應(yīng)用難題。

5.1 技術(shù)研發(fā)資金投入缺乏

對(duì)于許多企業(yè)而言，由于規(guī)模較大，生產(chǎn)的工作量也隨之增加，這對(duì)工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)水平要求極高。也意味著企業(yè)需要投入較大的人力、物力、財(cái)力進(jìn)行視覺(jué)技術(shù)的研發(fā)。然而有些中小企業(yè)并沒(méi)有較多的資金能供其使用投入，導(dǎo)致有些企業(yè)偏向于選擇傳統(tǒng)成本較低的人工生產(chǎn)方式。由于資金的缺乏導(dǎo)致了工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)應(yīng)用停滯，不利于生產(chǎn)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)展。而資金充裕的企業(yè)，在初步投入取得技術(shù)成效后，便以為已經(jīng)達(dá)到了建設(shè)目的，停止繼續(xù)投入，導(dǎo)致企業(yè)的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)始終停留在初步階段。關(guān)于生產(chǎn)企業(yè)的工業(yè)機(jī)器人建設(shè)并沒(méi)有統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)模式，我國(guó)可借鑒的機(jī)器生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)較少，這給企業(yè)帶來(lái)許多建設(shè)問(wèn)題，因其沒(méi)有統(tǒng)一的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致企業(yè)對(duì)于機(jī)器使用方式較為盲目和出現(xiàn)錯(cuò)誤等問(wèn)題。

5.2 技術(shù)人才缺乏

當(dāng)下時(shí)代的發(fā)展中，對(duì)于高級(jí)的技術(shù)人才缺口較大，相關(guān)計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)人才較為搶手，精通機(jī)器視覺(jué)技術(shù)和工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的人才寥寥無(wú)幾。同時(shí)許多工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)對(duì)資金投入較低，機(jī)器技術(shù)發(fā)展進(jìn)程較慢時(shí)，也間接導(dǎo)致了企業(yè)對(duì)于高級(jí)技術(shù)人才的不重視，沒(méi)有提供較好的薪資待遇，應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人維護(hù)視覺(jué)技術(shù)等工作都需要有高專業(yè)水平的人才。當(dāng)下復(fù)合型人才的匱乏，會(huì)使得工業(yè)機(jī)器人的視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用難以高效發(fā)展，設(shè)備以及投入資金也無(wú)法得到很好的發(fā)揮。

6 機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用發(fā)展對(duì)策

機(jī)器視覺(jué)識(shí)別技術(shù)應(yīng)該是工業(yè)生產(chǎn)中的重點(diǎn)應(yīng)用對(duì)象，其發(fā)展緊緊關(guān)系著我國(guó)工業(yè)機(jī)器生產(chǎn)的發(fā)展進(jìn)程，以下是幾點(diǎn)發(fā)展對(duì)策。

6.1 加大資金投入，完善工業(yè)機(jī)器人的視覺(jué)系統(tǒng)

在工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的各項(xiàng)要求中，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是必不可少的環(huán)節(jié)之一，這要求工業(yè)企業(yè)擁有較先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)水平，同時(shí)必須讓企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人員了解到技術(shù)應(yīng)用的重要性，保障工業(yè)機(jī)器人良好高效的運(yùn)行，避免系統(tǒng)出錯(cuò)等問(wèn)題出現(xiàn)，給企業(yè)帶來(lái)生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)隱患。當(dāng)前發(fā)展下，我國(guó)的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)仍然在不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化系統(tǒng)仍需不斷的改進(jìn)完善，才能日漸滿足企業(yè)日常生產(chǎn)需要，為自動(dòng)生產(chǎn)帶來(lái)更高效的速度。

6.2 創(chuàng)建專業(yè)的人才團(tuán)隊(duì)

機(jī)器視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用中面臨的難點(diǎn)之一就是技術(shù)人才的匱乏，因此，想要提高工業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量，必須創(chuàng)建出具有高水準(zhǔn)專業(yè)的機(jī)器技術(shù)人才團(tuán)隊(duì)，通過(guò)給予其較高的薪資水平，讓其能更好的為工業(yè)機(jī)器人發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

7 結(jié)語(yǔ)

技術(shù)問(wèn)題應(yīng)該是當(dāng)下的工業(yè)制造企業(yè)的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，“想要前行，技術(shù)先行”早在中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)飛速的發(fā)展中得到應(yīng)驗(yàn)。但工業(yè)企業(yè)的各項(xiàng)機(jī)器技術(shù)仍然有著很大一段的提升空間和發(fā)展?jié)摿ΑC(jī)器視覺(jué)技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用水平間接決定著整體制造的成果質(zhì)量，只有不斷精進(jìn)機(jī)器技術(shù)應(yīng)用水平，減少工業(yè)制造的資源浪費(fèi)和生產(chǎn)出錯(cuò)率，才能讓企業(yè)的生產(chǎn)水平更加安全穩(wěn)定的發(fā)展。

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