機器視覺在光學加工檢測中的應用

滕悅 徐少川

摘 要：伴隨著我國自動化控制的發展，機器對于視覺的處理技術日漸成熟，并隨著各個領域的現代化發展得到愈發廣泛的應用。機器視覺系統主要通過對于圖像信息的處理，實現用機器代替人眼進行判斷和測量。本文通過闡述機器視覺技術的具體概念，分析機器視覺在光學加工檢測中的應用，進一步探討機器視覺在未來光學發展中的應用，以供讀者參考。

關鍵詞：機器視覺；加工檢測；圖像處理；自動化

所謂機器視覺，其主要通過利用計算機進行人類智能行為的模擬，并且從客觀的事物圖像中進行處理和理解，最終在檢測與控制中得到實現。而通過機器對所運輸的影響判讀處理，可以很大程度上節省人力資源的耗費，也可以提升檢測與控制的精確程度。

1 機器視覺系統的主要組成

作為光學加工中一個較為獨特的領域，機器視覺是一項較為綜合的技術，其中包括數字圖像的處理以及光源的加工與照明、光學成像、機械控制等技術。系統的運行機制也是優先采用CCD攝像系統進行待測目標信號的檢測，并通過A/D的轉換接口將其轉變成為數字信號，再依據具體的亮度差異、像素分布以及色彩的差異進行系統目標獲取特征的進程，最后依據預設的判別標準進行結果的預判，進而控制對應的驅動機構進行處理。

機器視覺系統可以較為自動快速的進行信息獲取和處理，這在一定程度上十分有利于光學加工領域中未完全自動化的問題。而系統通過對于拋光的區域進行圖像的采集和處理，在進行標準面型的對比分析之后可以很快的生成下一步的拋光路徑，并且在完成拋光加工的過程中不需要再進行人工的干預。一方面可以提升機器視覺系統的拋光準確度，另一方面也可以提升生產效率以及資源的利用率。

2 機器視覺在光學加工中的應用現狀

2.1 工業中的機器視覺

機器的視覺系統和要檢測的物體之間是沒有直接接觸的，所以許多并不適合人眼直接觀測的環境十分適合機器視覺技術的應用，其不僅僅是視覺的反饋效果，而且其具有一定的分辨精度和平衡性，處理速度也更快。而在我國的電子制造領域，機器視覺的主要作用是引導機器人進行高精度的定位和元件放置，也可以進行一些器件的表層檢測。機械領域中的機器視覺技術主要應用于部件的識別和檢測，通過其反饋機制來獲取高量的產量和成品率。食品工程領域的機器視覺則主要是在包裝的檢測以及分類方面大有用途，進一步優化生產流程。醫藥學領域的機器視覺系統主要用作標簽的識別和檢測。

2.2 光學加工檢測中的機器視覺

拋光技術是光學檢測整體流程中重要的一步，雖然其是在整體流程的最后一步進行，但是這一步驟一旦缺失任何一小部分就可能影響整個部件的不合格，而再次的進行更換或者制造這些部分就需要花費較多的時間以及能源，在污染上也會產生更多的劑量。我國傳統的拋光技術在過去幾十年以內并沒有在自動化方面有較大的突破，但是其他方面的制造工藝卻早已經實現了自動化以及技術的創新。因此研磨與拋光加工過程是需要人工執行的重要方面。對于曲面進行拋光在工業領域也有著重要的意義。

而隨著資源、人力和時間的消耗，當前光學加工檢測工藝中重要的發展方面就在于環境的保護，西方學者Dieste等人研究出機器視覺系統技術在實際拋光流程中的應用。機器的視覺檢測系統和CAD系統以及機器集成性是密切相關的。在一般加工中，需要準備加工的部件在進行粗加工之后可以由技術人員對于拋光區域進行彩色的標記，機器的視覺系統可以自動的獲取這部分區域。并且在完成拋光過程之后對于這些標記區域進行圖像的采集，對于所得到的標記輪廓區域進行標準面型的對比分析，生成相對應的數據。其中也包括下一步的拋光路徑和時間，系統也將會自動地進行下一輪的拋光處理，直到檢測的區域和標準面型是一致的為止退出加工的流程，也結束了一階段的拋光處理。

而通過顏色漸進CCD的攝像機進行處理圖像，可以對于圖像邊緣提取的采集。圖像的邊緣提取是機器視覺系統中最為核心的算法，其蘊含著大量圖像特征中的信息，也為后續擬合以及特征的劃分提供大量有意義的信息。邊緣的提取直接與機器視覺系統中的特征有關系，也是多種圖像處理技術的基礎。人們對其也進行大量的研究，隨著社會的發展也提出了許多先進的算法與技術，例如Canny算法技術、LOG算法技術以及Robert算法技術等等。這些算法可以進一步的研究并且改進其對于圖像處理的能力，進而提升視覺系統在具體加工檢測中的應用。

通過對于圖像信息處理技術的探索，可以在一定程度上加大機器視覺系統在運用光源和鏡頭等其他技術的準確性，保證使用效率。而機器視覺技術可以在一定程度上實現光學加工檢測成品的自動化檢測，從而逐漸推動工業加工流程的具體自動化，提升企業的生產效率，也可以提升資源的利用率，最大化加強對于環境的生態保護。

3 總結與展望

伴隨著近年以來對于圖像處理算法的研究，我國在光學加工檢測中的自動化檢測程度越來越高，機器的視覺技術也在多方面受到人們的重視，并且加大機器視覺技術在光學加工工藝中的發展可以提升生產過程中所面對的一些需要解決的問題，也可以提升檢測的準確度，提升整體工作的效率；而通過機器對所運輸的影響判讀處理，可以很大程度上節省人力資源的耗費，也可以提升檢測與控制的精確程度。本文一方面介紹了機器視覺技術的具體構成及其中的關鍵性技術，另一方面探討了在光學加工檢測技術中的應用，和傳統的生產流程進行對比之后筆者得出機器視覺技術在光學加工與檢測中的巨大優勢。而當前資源的消耗以及環境的保護逐漸成為人們對于發展所不能忽視的關鍵詞，其也體現在生產中要求技術不斷發展，從而提升資源的利用率，最大化提升生產效率。

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