機(jī)器視覺技術(shù)在機(jī)械制造自動(dòng)化中的應(yīng)用

陳世豪

摘 要：隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展創(chuàng)新，機(jī)械制造業(yè)逐步擺脫人工的束縛走向自動(dòng)化生產(chǎn)。飛速發(fā)展的現(xiàn)代工業(yè)文明對(duì)生產(chǎn)制造產(chǎn)品的要求越來越高，機(jī)械制造業(yè)也對(duì)零部件的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)要求更加嚴(yán)格，致使很多人類無法完成的或較難完成的工作需要由機(jī)器來替代，機(jī)器視覺技術(shù)在自動(dòng)化制造過程中的應(yīng)用就是一個(gè)很鮮明的例子。文章通過簡(jiǎn)單介紹機(jī)器視覺技術(shù)的原理和機(jī)器視覺技術(shù)在機(jī)械制造自動(dòng)化中的實(shí)際應(yīng)用，旨在分析機(jī)器視覺技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的重要作用，為廣大研究學(xué)者提供一些有意義的參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺；機(jī)械制造；自動(dòng)化

文明的發(fā)展、科技的進(jìn)步不斷推動(dòng)著現(xiàn)代工業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展步伐，工業(yè)的空前發(fā)展催生了一系列的科技創(chuàng)新，尤其是在高精尖的機(jī)械制造領(lǐng)域催生了機(jī)器視覺技術(shù)，以機(jī)器代替人來完成許多工作。由于機(jī)器沒有感官功能和生命實(shí)體，它能在惡劣的環(huán)境下保質(zhì)保量的完成指定工作，能夠快速?zèng)]有任何疲倦的保持高效的工作效率和工程質(zhì)量。對(duì)于自動(dòng)化程度頗高的現(xiàn)代機(jī)械制造領(lǐng)域，機(jī)器視覺技術(shù)已成為生產(chǎn)制造中不可或缺的一部分，在生產(chǎn)過程的一些重要環(huán)節(jié)起著不可替代的作用，機(jī)器視覺技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展對(duì)機(jī)械制造自動(dòng)化領(lǐng)域具有非常重要的作用。

1 機(jī)器視覺技術(shù)簡(jiǎn)介

機(jī)器視覺技術(shù)從字面理解即為用機(jī)器來代替人的視覺，通過機(jī)器采集物體的形狀、大小、顏色等代替人的眼睛產(chǎn)生相同的物體的像。通過機(jī)器代替人來觀察、測(cè)量物體，然后由計(jì)算機(jī)處理并發(fā)出下一步的指令控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的操作。

由此可見，機(jī)器視覺技術(shù)離不來計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)。機(jī)器視覺技術(shù)不只是單單的由機(jī)器代替人的眼睛來實(shí)現(xiàn)看的功能，它是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像處理技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)和生物學(xué)等眾多領(lǐng)域于一身的綜合性技術(shù)，是人工智能領(lǐng)域的一種應(yīng)用體現(xiàn)。在機(jī)械自動(dòng)化制造過程中，通過機(jī)器視覺技術(shù)對(duì)器件進(jìn)行信息采集和測(cè)量，經(jīng)由計(jì)算機(jī)處理并反饋給機(jī)械部件，控制機(jī)械來完成指定的工作內(nèi)容，機(jī)器視覺技術(shù)一定程度上的代替了人腦功能，幫助人們完成枯燥繁瑣的工作。機(jī)器視覺技術(shù)十分依賴計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以說有了如今計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展才有了機(jī)器視覺技術(shù)產(chǎn)生的可能。不僅僅是機(jī)械制造業(yè)，機(jī)器視覺技術(shù)以其廣泛的包容性、快速靈活的精準(zhǔn)性和工作持久的準(zhǔn)確性被運(yùn)用到了諸如食品藥品、化工、電子制造等眾多工業(yè)當(dāng)中。推動(dòng)機(jī)器視覺技術(shù)產(chǎn)生的另一原因是自動(dòng)化的廣泛運(yùn)用。工業(yè)的不斷發(fā)展創(chuàng)新，原有的手工為主的人力第一的工業(yè)現(xiàn)狀已不復(fù)存在，起而代之的是高度自動(dòng)化的機(jī)器控制制造生產(chǎn)線。正式有了高度自動(dòng)化的現(xiàn)代工業(yè)模式才為機(jī)器視覺技術(shù)提供了發(fā)展空間和應(yīng)用領(lǐng)域，以為機(jī)器視覺技術(shù)其實(shí)也是自動(dòng)化的一部分，由于機(jī)器視覺技術(shù)的整個(gè)實(shí)現(xiàn)過程都是由機(jī)器所實(shí)現(xiàn)的，所以機(jī)器視覺技術(shù)離不開自動(dòng)化的基礎(chǔ)，自動(dòng)化催生了機(jī)器視覺技術(shù)。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器視覺技術(shù)也在不斷的創(chuàng)新和完善中。計(jì)算機(jī)技術(shù)是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展代表之一，計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷在朝著高度集成化和密集化方向發(fā)展，勢(shì)必也將決定機(jī)器視覺技術(shù)的發(fā)展方向同為此。隨著機(jī)器視覺技術(shù)的不斷應(yīng)用和創(chuàng)新和我國自動(dòng)化制造業(yè)的不斷發(fā)展，機(jī)器視覺技術(shù)勢(shì)必將會(huì)不斷提高被運(yùn)用于更高端的環(huán)境當(dāng)中。也正是有了機(jī)器視覺技術(shù)的不斷發(fā)展創(chuàng)新，自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)將會(huì)更加快速的向高效化、智能化方向發(fā)展。

2 機(jī)器視覺技術(shù)在機(jī)械制造自動(dòng)化中的應(yīng)用

機(jī)械制造業(yè)的工作大部分都重復(fù)性較大，同時(shí)又費(fèi)時(shí)費(fèi)力，自動(dòng)化的應(yīng)用很好的解決了這一問題。機(jī)械設(shè)備代替了人來完成對(duì)器件的測(cè)量、加工等工作，大大提高了工作效率，降低了制造成本，提升了企業(yè)的利潤。在流水線式的生產(chǎn)制造過程中，大量的測(cè)量和檢測(cè)工作均是由機(jī)器來完成，這便是機(jī)器視覺技術(shù)。進(jìn)行制造業(yè)對(duì)產(chǎn)品的制造工藝往往有著嚴(yán)苛的要求，很多測(cè)量工作常常要精確到毫米級(jí)甚至是微米級(jí)，人的眼睛很難做到，有計(jì)算機(jī)技術(shù)等眾多科學(xué)技術(shù)組合的機(jī)器視覺技術(shù)解決了這一難題。機(jī)器視覺技術(shù)以其機(jī)械特性能夠大量的、快速的完成檢測(cè)和測(cè)量工作。在一些危險(xiǎn)的和惡劣的工作環(huán)境中，人無法完成指定的工作，就有機(jī)器來代替，由機(jī)器來代替人的眼睛來完成視覺工作，采集信息后經(jīng)由計(jì)算機(jī)處理并控制設(shè)備進(jìn)行操作從而代替了人們的工作，減輕了人們?cè)诠ぷ鳟?dāng)中的負(fù)擔(dān)。機(jī)器視覺技術(shù)以其便利性、高效性和持久性廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)代自動(dòng)化制造的監(jiān)測(cè)、檢驗(yàn)和質(zhì)量控制環(huán)節(jié)。機(jī)器視覺技術(shù)在機(jī)械制造自動(dòng)化中的應(yīng)用主要有以下幾種。

2.1 應(yīng)用于器件的測(cè)量

首先就是對(duì)簡(jiǎn)單零部件的批量測(cè)量，通過光學(xué)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)的處理，對(duì)零部件進(jìn)行照射，由攝像頭采集成像交由計(jì)算機(jī)處理分析，通過兩次數(shù)據(jù)的對(duì)比差值，計(jì)算出零部件的實(shí)際尺寸和形狀大小。機(jī)器視覺技術(shù)對(duì)體積小、線條單一的零部件的測(cè)量有著顯著的優(yōu)越性。其次是在器件的預(yù)調(diào)測(cè)量中的應(yīng)用。傳統(tǒng)的預(yù)調(diào)測(cè)量是通過人工的進(jìn)行光學(xué)投影定位進(jìn)行測(cè)量，這種測(cè)量方法難度較大，對(duì)操作人員的技術(shù)水平要求較高，同時(shí)需要大量的人力來滿足生產(chǎn)需求。運(yùn)用機(jī)器視覺技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)化制造中的預(yù)調(diào)測(cè)量，通過三角法將光線投射到零部件表面得到不同形狀的條紋從而確定零部件的外觀輪廓。機(jī)器視覺技術(shù)改變了預(yù)調(diào)測(cè)量的工作方式，極大的提高了工作效率和測(cè)量精度。器件的磨損度同樣也能通過機(jī)器視覺技術(shù)進(jìn)行測(cè)量。器件的磨損程度很大程度上決定了機(jī)器的工作效率和準(zhǔn)確性。許多零部件存在特殊的環(huán)境之中，無法方便有效的測(cè)量其磨損度，通過機(jī)器視覺技術(shù)能夠在不改變器件的工作環(huán)境和工作屬性的前提下完成對(duì)其的磨損度測(cè)量，檢查是否存在隱患問題。

2.2 應(yīng)用于器件的檢驗(yàn)

機(jī)械制造的生產(chǎn)過程往往是重復(fù)性高的流水作業(yè)，由于機(jī)械在工作時(shí)偶爾也會(huì)由于各種因素產(chǎn)生誤差和偏失，從而導(dǎo)致生產(chǎn)出的零部件存在缺陷，這種缺陷可能是非常細(xì)微的，但是對(duì)于精度要求較高的應(yīng)用領(lǐng)域是不被允許的，所以對(duì)所生產(chǎn)的零部件進(jìn)行檢測(cè)就顯得尤為重要。人工檢測(cè)不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力而且還存在較大誤差是由人的主觀因素所造成的，利用機(jī)器視覺技術(shù)對(duì)生產(chǎn)出來的零部件進(jìn)行檢驗(yàn)是否合格被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)制造中。由于機(jī)器視覺技術(shù)所具有的機(jī)械特性，使得在檢驗(yàn)器件是否合格的過程中，準(zhǔn)確性非常高同時(shí)效率也很高，大大減小了誤差產(chǎn)生的可能性。

由此我們可以看出，機(jī)器視覺技術(shù)的作用越來越重要，在如今機(jī)械制造業(yè)的自動(dòng)化不斷提高和更加智能化的推動(dòng)下，機(jī)器視覺技術(shù)將來的發(fā)展與運(yùn)用前景將會(huì)非常廣闊，絕不僅僅是如今的簡(jiǎn)單檢測(cè)、檢驗(yàn)和質(zhì)量控制方面，機(jī)器視覺技術(shù)勢(shì)必會(huì)在機(jī)械制造自動(dòng)化領(lǐng)域扮演更重要的角色。

參考文獻(xiàn)

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