機械制造自動化的機器視覺技術應用

支月蓉

（石家莊理工職業學院，河北 石家莊050228）

1 機器視覺技術的概念和原理

機器視覺技術其實就是一種計算機模擬人類視覺的智能監控技術。機器視覺測試通過機器代替人體肉眼進行測量和判斷。機器視覺系統的工作原理：由CCD攝像機將被攝取的目標轉變為圖像信號，然后傳送到圖像處理系統根據實際像素的分布和亮度以及顏色等信息，將其轉變成數字信號。這種技術工作速度很快，測量的精準度也非常高，而且噪聲比較小，不會產生聲音干擾，加上能進行長時間持續性的工作，所以機器視覺技術耗能在各種惡劣環境下進行高質量和高強度的數據信息化處理工作。

2 機器視覺技術在工件測量中的應用

（1）機器視覺技術在工件檢測中的應用。在機械制造和汽車制造等行業，生產數量龐大、需部件成千上，而且都是機械化流水批量作業，傳統的檢測過程中需要大量的專職檢測人員。無論是從檢測技術人員技能、還是從人體的視覺分辨能力來看，這樣的檢測結果都會因人的因素而無法達到預期監測目標。而機器視覺技術能夠對部件表面的缺陷進行精密準確的探測，所以機器視覺技術在彌補人工檢測的各種不足的同時，還能提高檢測結果的準確性和節約大量的人力資源，從而實現對產品質量的有效控制。

（2）機器視覺技術在工件測量中能夠對重要的零部件進行精密的有效測量。機器視覺技術的測量由檢測系統執行，這個監測系統通過在需要測量的零部件上照射平行光束，然后用光學顯微鏡放大零件的邊緣輪廓，最后再用CCD攝像頭對其進行成像處理，從而得出零件邊緣輪廓的精確位置。如果要獲取位移量，則只需要將測量的零件進行位移后進行第二次測量，計算出兩次結果之差。如果在測量的過程中，被測的零件的兩條邊緣輪廓線出現在了同一個成像中，那么這個位移量也就是被測零件的相應尺寸了。機器視覺技術的監測系統對于大批量零件的生產檢查，尤其在對那些體積較小和形狀簡單的零件進行測量時其結果十分精確。

（3）機器視覺技術對工件的預調測量。過去人們通常采用光學投影定位的方式對需要測量的零部件進行預調測量，然后用光柵數顯表測量讀數。這種方式因其在耗費人力資源情況下技術水平要求還較高，所以受員工技術水平的限制工作效率就會難以保障。新型預調測量儀是將機器視覺技術與傳統的測量方法進行了一定整合，通過整合的這種新型的測量儀不但簡化了對零部件預調測量的操作流程，而且還極大的提高了工作效率以及對工件測量的精確度。

（4）機器視覺技術在工件測量中的逆向工程中的工件測量。逆向工程通過測量儀測量的數據建立一個三維坐標圖，然后用CAD等軟件系統對該圖像進行加工處理，最后由CNC加工完成模型。數據的測量精確度決定了整個模型的質量，所以數據測量的準確與否是逆向工程成敗的關鍵。伴隨著科學技術的快速發展，機器視覺技術被運用到了逆向工程工件的測量中。以快速輪廓視覺測量技術為例：這種技術以三角法為基礎，結合線結構光對部件表面的輪廓進行測量，然后在部件的表面投射平面條紋的結構光，從而形成不同的變形條紋。CCD在進行條紋圖像攝取時，需要經過視頻信號到模擬信號，再到數字信號這樣的三次信號轉換處理后才能進行保存。將存儲的信息輸出到監視器中，然后用計算機處理系統對這些圖像進行相應的處理，就可以將部件模型圖呈現出來。

（5）機器視覺技術在工件磨損測量上的應用。在實際的件磨損測量測量過程中，由于各種外在因素的限制作用，我們無法對許多工件進行有效的磨損測量。這些限制因素，包括一些工件的測量涉及到對設備進行拆解和工件本身的大小等。而如果用機器視覺技術進行磨損度測量的話，不但可以彌補人工在這方面測量受限問題，還可以使測量結果更精確。

3 機器視覺技術在焊接機器人中的應用

機器人焊接其實就是指利用一定的處理技術使焊機具備視覺功能，從而提高機器人焊接的整體質量。視覺功能包括三種傳感：一維傳感、二維傳感、三維傳感。一維傳感即所謂的單光電，其實就是通過檢查組件同時為一個或多個光電接收單位；二維傳感的平面陳列成像是通過電或機械掃描來獲取的；三維傳感其實就是通過對多個一維或二維傳感進行信息數據的綜合處理。焊接工作往往危險系數都比較大，如像核輻射、水下這樣的惡劣環境中都難以進行人工作業。而機器視覺技術就不會過多的受環境因素的影響，在彌補人工作業的不足的同時還能確保焊接的質量。目前，在我國一些大型企業已經對機器視覺技術焊接機器人進行了開發，機器視覺技術焊接機器人和傳統的焊接機器人相比，不論是在性能方面還是在功能方面都更為優越、更為強大，應用也更為廣泛。目前機器視覺技術焊接機器人在我國航天建設和汽車焊接工藝中的應用都取得了巨大成效。

4 結語

機械制造業與機器視覺技術的應用和現代加工業息息相關，通過分析研究可以發現，伴隨著機械制造行業對機器視覺技術需求的急劇增加以及其應用范圍的擴大，機器視覺技術在各種作業中的需求及技術的不斷提高，自身也得到了極大的發展。同時，機器視覺技術的發展也會引領機械制造技術向智能化方向發展進步。