機器視覺技術及其在機械制造自動化中的應用分析

摘 要：隨著機械制造業開始不斷加大對視覺技術的需求，相應的對視覺技術水平也提出了更高的要求，促進了機器視覺技術的不斷發展。現在視頻技術與紅外線成像的相關技術已經被廣泛的應用在機械制造業當中，其中一些應用場合重點運用的就是計算機視覺技術，即采用計算機相關的監控人員來對圖像進行理解。文章主要對機器視覺技術進行簡要闡述，并分析了其在機械制造自動化當中的具體應用。

關鍵詞：機器視覺技術；機械制造自動化；應用

由于現如今科技正在不斷的發展和進步，隨之推動了機械制造業其技術水平的發展，而機器視覺技術就是由此發展起來的。這一技術可以通過運用計算機將人眼加以替代從而識別物象，并對其進行準確的測量和定位，在一些工作環境比較惡劣的條件下，人工監控具備一定的難度，這時，我們就可以將機器視覺技術引用其中來完成作業。將這一技術廣泛的應用其中不但能夠令工作效率有效提高，同時還可以節省勞動資源。所以，對機器視覺技術以及其在制造自動化當中的應用進行了詳細的探究，有著極為重要的意義。

1 機器視覺技術的概念

機器視覺技術是一種通過計算機來對人類視覺功能進行一定的模仿，進而將物象信息有效提取出來，并通過對信息進行識別和分析之后，完成準確的測量、檢測、定位和有效監控工作的一種技術。該視覺系統主要是通過CCD攝像機，把實際的物象轉換成圖像，并將其傳入處理系統當中，進而對圖像的色彩、亮度以及分布狀況等這些具體信息進行整合與分析，同時把這些信息都轉變成數字信號，之后再對其特征進行分析和判斷，最后輸出檢測的結果。而指揮系統把檢測的結果當做執行指標，依據這個結果做出相應的操作指示，實際進行控制。這一技術不但具有運行時候產生的噪音小、測量的準確度高等優點，同時還具有作業靈敏、靈活運行等優點，而且其工作時間比較長，在很惡劣的環境中也能夠被有效運用，對物象數據進行信息化處理的程度極高。

2 機器視覺技術在機械制造的自動化當中的具體應用

2.1 應用于自動檢測設備中

對于機器視覺技術在自動檢測設備中的應用，作者已另文介紹，這里就不在敘述了。

2.2 應用在全自動設備的工件自動定位當中

通過機器視覺技術可以有效對加工零件進行精確定位，采用1-3個攝像機對被加工零件在自動化加工設備上的位置進行定位，能很方便的實現加工零件的自動上卸料，從而實現機器的無人化操作。如我公司研制生產的PCB全自動V槽切割機，就是采用機器視覺技術，實現PCB板在切割機上的自動定位，采用機械手實現PCB板的自動上料、自動旋轉及自動下料。

一般來說，定位精度的高低與所采用的攝像機數量、攝像機像素以及定位時間有關，因而具體采用多少攝像機，需要按照所使用場合的定位精度要求及成本來進行確定。如采用100萬左右像素的攝像機，在定位時間確定為2秒的情況下，對于300×300mm的平面工作臺，采用1個攝像機可以達到0.1mm左右的定位精度，采用2個攝像機可以達到0.05mm左右的定位精度，而采用3個攝像機，則可以達到0.02mm的定位精度。

我公司生產的PCB全自動V槽切割機，采用2個100萬像素的攝像機，其定位精度為0.05mm，定位時間只有1.5秒左右，完全可以滿足使用要求。

2.3 應用在焊接機器人當中

將機器視覺技術應用在焊接機器人當中，主要指的是通過X光的探傷儀和CCD攝像等技術讓焊機具有視覺功能，進而將焊接機器人的生產質量得到有效提高。視覺功能主要包含有一維、二維以及三維這三種傳感，一維傳感其檢查組件是一個或者是多個接收光電單位，也就是單光電；而二維傳感其平面排列成像根據電或者掃描等形式得到；三維傳感是根據對一維或者是二維傳感當中的信息數據進行綜合化的處理而得到的。因為焊接工作有很大的危險性，有很多的操作并不能通過人為來進行操作，而且由于工作環境的限制，也不可能開展人工作業，比如說像水下和溶液以及核輻射的環境當中。而將機器視覺技術應用在其中就可以有效的彌補這些問題，可以對數據進行實時的提取，可以在弧光四濺的狀況下對焊縫圖像進行提取，并預測焊接的性能和構造等等，使焊接的質量得到有效保證。

現在，這一技術已經被較為廣泛的應用在熔池形狀和焊道控制等生產中，這樣一來有利于令焊接機器人朝著更加自動化與智能化的方向發展。但是因為焊接的整體過程比較繁雜，且造價也比較昂貴，所以在目前來看，將這一技術應用在焊接機器人當中并不能實現大規模的應用。對此，我們還應該對其進行深入的研究，并對該系統的精確性和可靠性等性能加深了解。現在，相對有實力的一些企業已經對機器視覺技術應用在焊接機器人當中進行了有效的研發，跟之前的焊接機器人相比，應用這一技術的機器人其性能更加完備，功能也比之前的更加強大，發展前景更加可觀。現在在航天和汽車等領域當中，已經將機器視覺技術的焊接機器人廣泛應用于其中，而且取得的效果也十分良好。

3 結束語

綜上所述，機器視覺技術跟制造業的加工有著密切的聯系。在機器視覺技術不斷發展的過程當中，受到很多因素的影響，其中包括技術上的因素，同時也有商業方面的因素，但是制造業對其需求才是具有決定性的因素。隨著制造業的不斷進步和發展，其對機器視覺技術的需求也開始不斷加大，同時，這也決定著機器視覺要由之前比較簡單的分析采集和傳遞數據以及對動作進行判斷轉向更加開放性的方向去發展，而這樣的轉變趨勢也間接表明機器視覺將會和自動化加強融合。因為機器視覺本身就是自動化構成之一，由于機器視覺技術的不斷發展和完善，也就預示著其會更加有力地推動機械制造以及自動化技術朝著更加智能化的方向發展。

參考文獻

[1]端文龍.機器視覺技術及其在機械制造自動化中的應用[J].硅谷，2013（6）.

[2]王洪濤.淺析機器視覺技術在機械制造自動化中的應用[J].電子制作，2012（11）.

[3]馬賀賀，齊亮，張茂松，等.機器視覺技術在生產制造智能化進程中的發展應用[J].裝備機械，2014（3）.

[4]黃建軍.基于機器視覺的在線貼標系統的研究[D].武漢輕工大學，2014.

作者簡介：楊剛（1964，8-），男，籍貫：四川彭州，研究方向：機械電子。