萬江云

摘要：為了實(shí)現(xiàn)我國(guó)由制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)的華麗變身，實(shí)現(xiàn)“中國(guó)制造2025”的發(fā)展目標(biāo)，智能制造是核心方向，而機(jī)器視覺技術(shù)的運(yùn)用是智能制造的重要組成部分。本文首先簡(jiǎn)單闡述了什么是機(jī)器視覺，及其自身發(fā)展特點(diǎn);再次，敘說了機(jī)器視覺技術(shù)的系統(tǒng)組成，機(jī)器視覺的發(fā)展歷程和應(yīng)用;最后，機(jī)器視覺技術(shù)在汽車領(lǐng)域具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺;系統(tǒng)組成;應(yīng)用;汽車零部件

中圖分類號(hào)：U467.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）06-0213-02

1? 機(jī)器視覺的概念與特點(diǎn)

什么是機(jī)器視覺？一臺(tái)機(jī)器為何能看到我們？機(jī)器有自己的視覺？答案是肯定的，下面我們來說說機(jī)器視覺。

計(jì)算機(jī)科學(xué)、圖像處理技術(shù)、模式識(shí)別、人工智能技術(shù)、神經(jīng)生物學(xué)、心理物理學(xué)等多領(lǐng)域?qū)W科的交叉組合，構(gòu)成了今天的機(jī)器視覺技術(shù)。

計(jì)算機(jī)視覺主要利用計(jì)算機(jī)模擬人的視覺功能，從客觀事物的圖像中提取信息，進(jìn)行處理和理解，最后對(duì)其進(jìn)行實(shí)際的檢測(cè)、測(cè)量和控制，其最大的特點(diǎn)就是速度快，信息量大，功能多。

計(jì)算機(jī)視覺不只是類似于人眼的簡(jiǎn)單延伸，更重要的是具有人腦的一部分功能，它能從客觀事物的圖像中提取信息，進(jìn)行處理和理解，最后用于實(shí)際的檢測(cè)、測(cè)量和控制。

2? 機(jī)器視覺系統(tǒng)的組成

2.1 機(jī)器視覺應(yīng)用技術(shù)

工業(yè)中機(jī)器視覺的典型應(yīng)用系統(tǒng)，包括光源照明技術(shù)，傳感器技術(shù)光學(xué)成像技術(shù)，數(shù)字圖像處理技術(shù)，控制技術(shù)，機(jī)械工程，模擬和數(shù)字視頻技術(shù)，計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)，人機(jī)接口技術(shù)等。

2.2 機(jī)器視覺應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成

機(jī)器視覺系統(tǒng)是以機(jī)器或自動(dòng)生產(chǎn)線為基礎(chǔ)，采用機(jī)器視覺技術(shù)而建立的一套視覺系統(tǒng)。典型的機(jī)器視覺系統(tǒng)構(gòu)成：①工業(yè)用相機(jī)（COMS相機(jī)和CCD相機(jī)）和鏡頭;②圖像采集卡;③圖像處理單元（或圖像捕捉卡）;④光源;⑤傳感器（根據(jù)需要）。

3? 機(jī)器視覺系統(tǒng)的發(fā)展歷程和應(yīng)用

3.1 機(jī)器視覺的發(fā)展歷程

我國(guó)的機(jī)器視覺始于80年代，隨著1998年半導(dǎo)體工廠的引入，它還引入了機(jī)器視覺系統(tǒng)。自此，我國(guó)的機(jī)器視覺經(jīng)歷了啟蒙期、發(fā)展期、快速發(fā)展期和逐漸成熟期。在現(xiàn)階段的中國(guó)，機(jī)器視覺企業(yè)、產(chǎn)品和應(yīng)用逐漸興起，視覺技術(shù)已成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的核心技術(shù)之一。

伴隨著計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的迅猛發(fā)展，人工成本的增加和制造業(yè)升級(jí)的要求，越來越多的機(jī)器視覺解決方案已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域。

3.2 機(jī)器視覺的應(yīng)用領(lǐng)域

機(jī)器視覺具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用，核心功能包括：測(cè)量、檢測(cè)、識(shí)別、定位等。

機(jī)器視覺的普及在國(guó)外的應(yīng)用主要體現(xiàn)在半導(dǎo)體和電子產(chǎn)業(yè)，其中半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)約占到40-50%。

在我國(guó)，基于計(jì)算機(jī)視覺與深度學(xué)習(xí)的人臉檢測(cè)、人臉識(shí)別、圖像識(shí)別在安防、商業(yè)、金融、家居、交通、水文觀測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警識(shí)別等領(lǐng)域，都發(fā)揮著重要的作用。

例如在物流行業(yè)，可以使用機(jī)器視覺技術(shù)進(jìn)行快遞的分揀分類，不會(huì)出現(xiàn)大多快遞公司人工進(jìn)行分揀，減少物品的損壞率，可以提高分揀效率，減少人工勞動(dòng)。以物流行業(yè)為例，可以利用機(jī)器視覺技術(shù)對(duì)快遞進(jìn)行分類分揀，不會(huì)出現(xiàn)多數(shù)快遞公司用人工進(jìn)行分揀的情況，可以降低物品損壞率，分揀效率可以得到提高，減少人工勞作。

4? 機(jī)器視覺技術(shù)在汽車領(lǐng)域具體應(yīng)用

4.1 汽車輪轂檢測(cè)

目的：對(duì)流水線上不同型號(hào)的輪轂進(jìn)行分類。

方法：生產(chǎn)線上有多種型號(hào)的輪轂混雜，需要根據(jù)不同型號(hào)進(jìn)行分類。在流水線上安裝一臺(tái)面陣相機(jī)，對(duì)每一個(gè)輪轂進(jìn)行圖像采集，軟件根據(jù)輪轂孔徑大小的不同自動(dòng)識(shí)別輪轂型號(hào)，并將型號(hào)信息傳遞給機(jī)械手，機(jī)械手根據(jù)不同的型號(hào)將輪轂抓取進(jìn)行分類。

本機(jī)器視覺系統(tǒng)的性能：最大視野：700mm×900mm，檢測(cè)時(shí)間：1件/秒，檢測(cè)精度：0.1mm。

本機(jī)器視覺系統(tǒng)的適用領(lǐng)域：適用于汽車行業(yè)的輪轂、鈑金件等測(cè)量。

機(jī)器視覺系統(tǒng)的配置：

相機(jī)：MV-VD078SM;（1024X768、1/3”、USB黑白CCD）;鏡頭：AFT-0614MP;光源：組合LED光源;PC：MV-VS800嵌入式處理器;軟件：MV-MVICS機(jī)器視覺軟件。

4.2 汽車緊固件檢測(cè)

在汽車緊固件配件中，篩選機(jī)通常涉及可以檢測(cè)到的方面是：尺寸缺陷，圓心，泄漏焊接，分揀等外觀檢查。

汽車零部件檢測(cè)系統(tǒng)通過識(shí)別圖像特征并分析圖像信號(hào)來確定產(chǎn)品是否符合要求。檢測(cè)過程是全自動(dòng)的。當(dāng)產(chǎn)品檢測(cè)中發(fā)生異常時(shí)，將發(fā)出異常信號(hào)，并將產(chǎn)品輸送到OK或NG的下料盒中。

那篩選機(jī)是如何工作的呢？

結(jié)果處理和控制：

第一、測(cè)量產(chǎn)品尺寸，并根據(jù)產(chǎn)品輪廓進(jìn)行判斷。

第二、檢測(cè)缺陷，例如產(chǎn)品上明顯的劃痕、刮傷、缺失等現(xiàn)象。根據(jù)照片，可以確定產(chǎn)品是否有缺陷。隨著相機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，像素越高，對(duì)產(chǎn)品缺陷的判斷就越明顯。

第三、表面污染檢測(cè)，如果產(chǎn)品表面被污染，是可以被識(shí)別出來的。

第四、可以檢測(cè)產(chǎn)品的完整性，無論產(chǎn)品是否有裂縫或滲漏處理。

汽車視覺檢測(cè)是機(jī)器視覺行業(yè)中最早的應(yīng)用之一。汽車零件的生產(chǎn)和組裝要求很高，它是一個(gè)高科技企業(yè)，需要先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)。機(jī)器視覺是目前最準(zhǔn)確的檢測(cè)技術(shù)。它不需要手動(dòng)操作，它有自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因此，它被廣泛用于汽車零配件中。

4.3 汽車活塞環(huán)檢測(cè)（如圖2所示）

活塞環(huán)是用于嵌入活塞槽溝內(nèi)部的金屬環(huán)，活塞環(huán)作用包括密封、調(diào)節(jié)機(jī)油、導(dǎo)熱、導(dǎo)向?；钊募庸すに噺拇周?、鉆孔、精車、精切、最后滾壓等需要進(jìn)12道工序。在這么多工序加工后的成品，難免產(chǎn)品表面出現(xiàn)崩缺、塌邊、劃痕、毛刺等，機(jī)器視覺可快速檢測(cè)不良并剔除廢品。

機(jī)器視覺檢測(cè)活塞環(huán)缺陷，活塞環(huán)缺陷圖，如圖3所示。

機(jī)器視覺高級(jí)預(yù)處理圖像，排除背景影響，如圖4所示。

檢測(cè)效果圖，如圖5所示。

5? 結(jié)語

如今，自動(dòng)化企業(yè)正在提倡軟硬一體化解決方案，未來十年，機(jī)器視覺廠商也應(yīng)逐步向一體化解決方案系統(tǒng)集成商邁進(jìn)，而不僅僅是單純提供產(chǎn)品的供應(yīng)商。伴隨著中國(guó)加工制造業(yè)的發(fā)展，對(duì)機(jī)器視覺的需求日益增長(zhǎng)。由于機(jī)器視覺產(chǎn)品的增多，技術(shù)的提高，國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺的應(yīng)用環(huán)境將從起步階段的低端向高端轉(zhuǎn)移。在機(jī)器視覺的介入下，自動(dòng)化將會(huì)向智能化和快速化發(fā)展。

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