機器視覺技術及其在機械制造自動化中的應用

孫曉鳳

摘 要：隨著時代的進步以及國家科技實力的提升，機械制造自動化領域的發展得到了不小的突破與創新。越來越多的科研團隊不僅提高了對機械制造與自動化研究的重視，還將很多獨特的技術手段應用到了實際的工作中，為機械制造領域的發展提供有利條件。機器視覺技術就是近年來相關科研團隊關注的重點，對于技術的應用原理和注意事項等，很多機械制造部門也對其進行了深入的研究與探討。本篇文章就機器視覺技術及其在機械制造自動化中的應用進行簡單的論述，希望能對相關學者的研究有所幫助。

關鍵詞：機械制造；自動化；視覺技術

機械制造自動化領域在國家建設與發展中扮演著至關重要的角色，在實際工作中會涉及到大量的技術手段，而在近幾年的發展中，很多科研團隊及機械制造部門將目光轉向了機器視覺技術，并對技術的應用特點進行了全方位的研究，以此來推進機械制造領域的發展。但是部分機械制造部門在實際應用機器視覺技術的過程中，不能妥善處理技術與自動化之間的關系，反而阻礙了相關制造工作的開展。所以，如何讓機器視覺技術發揮最佳效果，成為了機械制造發展中需要解決的問題。

1 機器視覺技術的概述

機器視覺技術是一種利用計算機模擬人類的視覺功能提取物象信息，經過識別分析后實現精密測量、實際檢測以及智能監控的技術。機器視覺系統利用CCD攝像機將具體物象轉變為圖像傳輸入處理系統，對圖像的顏色、亮度、分布情況等信息進行綜合分析，將這些信息轉化為數字信號，再次進行特征分析判斷，最終得出檢測結果輸出。指揮系統根據檢測結果作為執行指標，根據結果做出相對相應的操作指示，進行實際動作控制。該技術具有工作速度快、運行噪聲低、測量精準度高、作業靈敏、運用靈活等優點，并且工作時間持久，能夠適應更重環境，物象數據信息化處理程度高。

2 機器視覺技術在機械制造自動化中的應用要點

2.1 工件檢測方面

機械制造自動化中會涉及到很多的工件檢測工作，這項工作不僅對機械的安全性能有著重要的保護作用，還會日后機械設備的平穩運行有著重要的意義和影響。由于機械制造生產的規模較大，很多工件也都采取批量生產方式。雖然這種方式能夠在一定程度上節省制造時間，提高工作效率，但是工件的質量卻不能得到全面的保障。所以需要機械制造團隊安排專業團隊對工件進行檢測。由于人工檢測方式會消耗大量的時間，檢測人員的專業能力和水平也很難統一，所以在近些年的發展中，很多機械制造部門選擇機器視覺技術來進行工件的檢測。

采用機器視覺技術對工件進行檢測有以下幾個優點：第一，科學合理的應用機器視覺技術能夠有效的提高工件檢測的效率和質量。對于人工檢測中存在的問題和不足之處，機器視覺技術能夠成功的避免。第二，應用機器視覺技術能夠節省大量的人力資源，對相關工作人員的專業能力也能起到推進作用。第三，機器視覺技術還能夠對人肉眼難以發現的細小工件問題進行準確的捕捉，大大提高了機械設備整體的安全性能，有利于機械自動化的平穩運行。第四，機器視覺技術還能夠準確、全面的收集工件檢測中涉及到的數據，對后期工件的檢測和維護處理有著重要的意義和影響。

2.2 工件測量方面

機器視覺技術能夠對零件進行精密測量，檢測系統包括計算機處理系統、CCD攝像頭以及光學系統，工作原理為：通過在需測量零件照射平行光束提供光源，利用顯微光學鏡放大零件邊緣輪廓后再使用CCD攝像頭成像輸入計算機處理系統進行成像數據處理，得出零件邊緣輪廓的精確位置。若想獲取位移量，僅需將測量零件進行位移后再次進行測量，計算出兩次結果之差，若在測量過程中，被測零件兩條邊緣輪廓線出現在同一成像中，該位移量則為被測零件的相應尺寸。該系統對于大批量生產零件的測量檢查，特別是形狀簡單、體積較小的零件測量檢查十分具有優越性。

逆向工程是指利用測量儀對定制工件進行測量，根據測量數據建立三維坐標圖后使用CAD/CAM系統進行圖像加工，最后由CNC加工機完成模型。其中測量數據的精確度決定了模型質量，在逆向工程中起到關鍵作用。隨著科技的發展，機器視覺技術被用于逆向工程工件測量中，即目前的快速輪廓視覺測量技術，該技術的建立基礎為三角法，利用線結構光進行工件表面的輪廓測量。在工件表面投射平面條紋結構光，形成不同的條紋變形，進行工件表面輪廓變化分析。其中，CCD在進行條紋圖像攝取時，經過三次信號轉后才進行保存，即視頻信號--模擬信號--數字信號。同時將存儲信息輸出至監視器，使用計算機處理系統進行圖像處理，最終得出工件模型圖。

2.3 機器人焊接方面

除了上述兩點，機器視覺技術在機器人的焊接中也發揮著重要的作用。由于現代機械制造自動化領域中，會涉及到很多機器人焊接的工作。而對機器人進行焊接則需要較高的精準度和專業度。因此傳統老套的焊接方式已經不能滿足相關工作的需要，需要機械制造部門能夠將機器視覺技術有效的應用其中，在提高機器人焊接質量的同時，為工作的開展提供便利條件。

機器視覺技術在機器人焊接中的應用，是指利用X光探傷儀、紅外攝像儀、CCD攝像機等處理技術使焊機具備視覺功能，從而提高機器人焊接質量。視覺功能包括一維傳感、二維傳感以及三維傳感三種傳感，一維傳感的檢查組件為一個或多個光電接收單位，即單光電；二維傳感的平面陳列成像通過電或機械掃描獲??；通過對多個一維或二維傳感信息數據的綜合處理，可獲得三維傳感。

由于焊接工作危險系數大，許多操作無法實現人為直接操作，一些工作環境也無法直接進行人工作業。例如核輻射環境、水下、熔池、溶液飛濺等環境。機器視覺技術的應用彌補了人工作業的不足，能夠進行熔池數據的實時提取，在弧光飛濺且強烈的情況下實現焊縫圖像的提取，對焊接性能、焊接結構以及焊接組織進行預測，確保焊接質量。

3 結束語

如今，很多機械制造自動化團隊都能科學有效的應用機器視覺技術，并對原有的相關技術與之相結合，為機械制造工作的順利開展提供便利條件。對于機器視覺技術應用過程中存在的難點問題，相關制造團隊也能結合機械的種類和后期應用特點，對問題產生的原因進行全方位的分析，從而找到科學的優化方案，提高機器視覺技術的應用價值。但是仍然有一些機械制造部門不注重機器視覺技術的應用，忽視了技術應用要點的研究。所以在日后的制造中，機械制造部門一定要在開展工作前，對技術的應用原理進行全面的了解與掌握，將影響技術應用效果的不良因素降到最低，這樣才能真正發揮機器視覺技術的價值，為機械制造自動化領域的發展助力。

參考文獻

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