淺談制造業中計算機視覺檢測技術的應用與發展

摘 要：計算機視覺(Computer vision)是指通過計算機實現人的視覺功能，對客觀世界三維場景的感知、識別及理解，計算機視覺檢測技術由于其檢測具有直觀、非接觸性及可靠性等優點。它的主要應用與發展主要包括汽車車身檢測、拔絲模孔形視覺檢測系統、解決智能焊接核心難題以及提高手機生產檢測速度等。雖然目前還存在一定的發展困難，但是我們可以預測它的發展前景是非常廣闊的。

關鍵詞：制造業 計算機 視覺檢測技術 應用與發展

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2011)10(b)-0000-00

視覺檢測按其所處理的數據類型又大致可分為二值圖像、灰度圖像以及深度圖像的視覺檢測，此外也有超聲波及紅外線檢測。作為一種新興的檢測技術，AVI充分利用了計算機視覺研究成果，計算機視覺系統可以在短時間內實現信息的加工、控制及集成 。從某種程度上來說，能夠較好地滿足現代制造業的發展需求，AVI作為制造業一種檢測手段已經受到越來越多工程技術人員的重視，本研究以制造業為切入點，探討計算機視覺檢測技術在制造業中的應用與發展，從一定方面來說具有一定的 理論與實際意義。

1 計算機數字圖像處理原理與工業機器視覺維度要求

1.1 計算機數字圖像處理原理

視覺計算機的一個重要任務就是實現人工智能，數字圖像的處理通常情況下，包括去除噪聲、測量、圖像判讀以及圖像技術等幾個步驟。其中圖像分析、圖像處理及圖像理解的有機統一叫做圖像工程，一般來說，視覺檢測按其所處理的數據類型又大致可分為灰度圖像、二值圖像以及深度圖像的視覺檢測，此外也有超聲波及紅外線檢測。計算機視覺檢測技術與通常意義上的圖像處理相比具有一些新的特點，比如它更重視精度、速度以及制造業環境下的穩定性，十分適合制造業現場或者非接觸生產監控，AVI不僅能夠計算出目標物體的運動參數，同時還能夠判斷目標物體的內部特征，形成立體視覺[1]。

1.2 工業機器視覺的維度要求

一般來說，工業機器視覺應用系統主要包括監視器、光源、圖像處理軟件與捕獲卡以及CCD照相機等幾部分組成，其中CCD是這一系統中一個重要的組成部分，它主要是測量單個幾何元素，如果要檢測物體三維的特征需要采用深度圖像，深度圖像能夠很好地描述目標物體的表面特征，從一定程度上說是未來制造業視覺檢測的發展方向。

2 制造業中計算機視覺檢測技術的應用與發展

2.1 計算機視覺檢測技術總體應用與發展狀況

計算機視覺檢測系統主要是借助計算機把被攝取的視覺產品轉化為圖像信息，然后傳到圖像處理系統，進而圖像處理系統依據被攝取的視覺產品的顏色及亮度等信息轉換為數字信息。由于它具有檢測精度高、檢測的信息量大以及檢測范圍廣等優點，廣泛應用于智能化人機接口、精確制導以及精密檢測等領域，其中電子制造業應用最為充分，汽車制造及紡織等行業也加大了應用的力度與范圍。一般來說通過計算機視覺技術檢測制造業中的產品能夠做到非接觸、可視化、實時性、以及自動化，相比于傳統的方法計算機視覺檢測技術可以說是真正做到了量化與自動化，能夠極大地消除由于人的主觀原因及視覺疲勞所帶來的誤差[2]。

2.2 計算機視覺檢測技術具體應用與發展狀況

2.2.1拔絲模孔形視覺檢測系統

通過計算機視覺檢測技術研究出來的拔絲模孔形視覺檢測系統能夠使工業生產中的模具孔形檢測問題得到很好地解決，一般來說這一系統主要包括光學成像系統、圖像采集卡以及計算機監視系統等，系統能夠實現自動自動采集，自動處理，進而實現檢測的自動化。在檢測的過程中假如硅膠模表面存在缺陷，一般采用的是圖像處理的方法，通過中值濾波器作濾波處理，然而在實際過程中，采用中值濾波很難剔除那些峰很小的毛刺，這時可以采取確定性信號分離及圓滾動曲線濾波方法。

2.2.2汽車車身檢測的視覺檢測技術

由于現代汽車制造業越來越強調規模化集團化生產與供應，從某種方面來說，為計算機視覺檢測技術提供了良好的用武之地，這一系統主要包括計算機、定位系統、標定系統以及三維視覺傳感器系統等。其具體測量主要包括對車身進行初步定位、完成待測位置的準確定位、進行圖像處理以及計算出被測點坐標參數等步驟。檢測系統不僅能夠實時控制多光條、十字叉絲以及單光條等傳感器的動作，同時還能夠把測量的結果反饋到系統的測量指標中，進而實現自動識別，因此通過計算機視覺檢測技術來檢測汽車的車身能夠做到自動化、高精度性以及高效率化，進而實現批量化檢測，能夠很好地適應現代汽車業地發展需要[3]。

2.2.3解決智能焊接的核心難題

焊接領域的一個重要發展趨勢是開發出有效識別目標環境且隨時調整焊接參數的智能焊接機器人，對一些大型的潛艇及輪船來說，焊接是其最為重要的一個環節，因為這關乎到其安全性與強度，通過高精度圖像傳感設備與智能化的圖像處理手段，智能焊接機器人能夠完成人難以直接作業的特殊場合的自動焊接，比如它可以獲取強弧光或飛濺干擾下的焊縫圖像，能夠檢測焊縫空間位置等。外國一些企業已經研究出裝有計算機視覺檢測功能的焊接機器人，在航天及潛艇生產中得到了廣泛的應用。

2.2.4提高手機生產檢測速度

隨著社會的發展與進步，手機已經成為我們生活中的一部分，人們對手機設計質量與生產規模提出了越來越高的要求，假如采用人工檢驗裝配手機的質量則需要很多測量投影儀，這樣不僅影響到了檢測的速度，同時還不能夠適應規模化生產。借助計算機視覺檢測技術可能高效率地自動檢測手機電路板組件中內部零件及連接器，此外還可以發現內部零件是否損壞，極大地確保了檢測的質量，真正體現了測量的快速準確、拓展性好、性價比高的特點。

3 制造業中視覺檢測技術發展的難題

雖然計算機視覺檢測技術具有高精度、非接觸性及自動化等特點，其效率與適應性是傳統檢測方法所不能比擬的，但是目前研究發展中也存在一定的困難，主要表現不能夠很好地和國際統一開放的標準進行接軌、計算理論和新型傳感器的發展受到了一定程度的限制以及計算定量技術模型與標定方法不夠完善。

4 結語

計算機視覺檢測技術作為一種新型的檢測技術，目前已經廣泛應用與制造業中，其檢測的準確、高速及自動化特點是傳統檢測技術所無法比擬的，極大地促進了我國制造業的飛速發展，雖然目前發展上存在一定的困難，但是我們可以預測這一技術的發展前景是廣闊的。

參考文獻

[1] 洪少春.計算機視覺檢測技術在制造業上的應用及發展[J].菏澤學院學報，2006.

[2] 馬玉真.計算機視覺檢測技術的發展及應用研究[J].濟南大學學報，2004.

[3] 鮑勝利，沈予洪.漢字識別技術的新方法及發展趨勢[J].實用測試技術，2002，(2):20-21.