機器視覺技術及其在機械制造自動化中應用的探討①

魏耀武

摘要：近年來，經濟的發展，促進我國科技水平的提升。隨著社會進步與科技發展，機器視覺技術被廣泛運用在機械制造自動化當中，并且對提高機械制造自動化水平產生著重要作用。本文就機器視覺技術及其在機械制造自動化中應用展開探討。

關鍵詞：機器視覺技術;機械制造行業;自動化

引言

有些企業開始以人的思維模式過程為基礎，研發出人工智能的軟件或機器設備;有些企業則選擇將人類的外部感官作為研究對象，制造出機械臂、機械眼睛等等，所以機器視覺技術的發展對于機械制造行業非常重要。

1 機械視覺技術特點概述

機械視覺技術經過攝像機把實際事物的圖像輸入到處理中心當中，之后研究與分析圖像亮度和顏色，之后把這些信息轉變成數字信號，這樣可以保證其內部特征被計算機電腦端所識別，最后把檢查得到的結果告訴操作人員，保證檢測作業擁有現實作用。根據技術特征分析，機械視覺技術的測量精準程度比較高，其工作質量高，可以長時間處在作業狀態當中，根據數據信息系統的實際環境，避免出現數據遺忘的現象。

2 在機械制造自動化的工作中加入機器視覺技術的應用

2.1機械工件檢測應用

機械視覺技術能夠通過攝像機色差等功能，對部件表面的缺陷有效檢測，以便為工件質量的評定提供參照。期間，機械加工、內燃機、摩托車等汽車制造業的生產方式通常為大批量機械生產，由于配件的數量過于龐大，采取傳統的人工檢測方式勢必會造成檢測效率下降，并且在人工成本的損耗方面，也無法貼合現階段企業經濟性發展需求。而站在機械配件的檢測質量角度來看，人工檢測工作由于檢查人員素質水準參差不齊，且在長時間工作中出現疲勞與視覺分辨率下降等問題，同樣極易影響產品的質量，導致企業市場經濟競爭力無法被保障，同時對機械工件的使用也埋下了故障隱患。機械視覺技術的有效利用，一方面能夠有效解決人工檢測素質不足的狀況，通過相對完善且嚴謹的控制參數，憑借智能計算機與自動化識別系統對部件表面有效探測，由此得出更加詳細的數據列表，為檢測結果的準確性和企業發展的經濟性提供了保障;另一方面技術應用能夠將檢測數據準確體現在計算機控制端，確保制備流程能夠有效參照，這同樣為配件質量水準的提升提供了拓展平臺，同時鞏固了企業在市場環境中的競爭地位。例如，在連桿結合爆口檢測工作開展時，通常破口長度不超過2.5mm或面積不超過3mm2則能夠視為合格，若是人工進行檢驗，則其中數據偏差極難被細致核查，而機械視覺檢測系統的有效利用，卻能夠對破口區域的光反射進行收集，以此通過攝影機轉換為電能信號，并通過相應處理元件為計算機系統提供數據結果，如此便更直接的了解配件詳情，也保障了檢測工作的質量。現階段，國外在機械視覺技術方面的應用已經通過激光等技術措施達到了非常先進的水準，更在機械加工與汽車等精細化制造行業有了大范圍的應用，不但取得了配件加工質量的保障，同時更有效降低了產品的成本消耗，為后續行業科學化體系構建打下了扎實的系統基礎。

2.2機械工件測量應用

第一，機械視覺技術主要利用參照物和間距之間的比較，對某些零部件使用精細化測量方法，相關檢測系統包含三個，分別是計算機系統、攝像頭系統以及光學系統，其工作原理是利用測量部件在平行光當中呈現的具體投影，使用顯微光學鏡仔細檢查部件的輪廓，并且把獲得的數據信息經過放大之后輸入到計算機當中，這樣便可以獲得成像數據信息，獲得此輪廓的實際位置，為了得到更加精確的參數，只要將部件在攝像頭的范圍中進行引動，便可以保證數據信息測量的精準性以及可靠性，該系統被充分運用在大批量部件生產作業的測量過程中，根據體積比較小的部件進行測量的時候，具備十分明顯的優點。第二，機器視覺技術可以預調以及測量工件。在傳統測量過程中，經常使用光學投影展開準確定位，利用光柵數顯表可以把其具體讀數測量出來，此技術的要求比較高，消耗了更多的人力，但是很難保證其工作效率。而新型預調測量設備的使用，把傳統測量手段和機械視覺技術整合起來，也就是說，在光柵技術前提下增添相應的自動化技術、機械視覺技術以及計算機技術，轉變了傳統的預調測量手段，讓其操作程序更加簡單，這在很大程度上提升了作業質量與效率，保證了測量作業的精準性、真實性以及可靠性。第三，機械視覺技術被運用在逆向工程項目當中工件測量。此工程項目指的是使用測量設備展開定制工件的測量作業，依照相關數據信息建立一個完善的三維坐標圖，之后利用CAD/CAM加工圖像，最終使用CNC加工機建立相應模型。數據信息的精準性對模型質量產生著最為直接的影響，其在逆向工程當中產生著非常重要的作用。隨著我國社會進步與科學技術的發展，機器視覺技術被廣泛運用在工件測量作業過程中，也就是現階段的輪廓測量技術，此技術得以形成的前提條件是三角方法，使用線結構光測量工件的具體輪廓。讓工件的表層出現不一樣的條紋，分析工件表層的輪廓。與此同時，使用CCD社區圖像的時候，通過三次信號的運轉之后才能存儲，分別是視頻、模擬以及數字三種信號。之后把保留的信息傳送到監視器當中，利用計算機技術處理相關圖像，最終便可以得到一個工件模型圖。第四，計算機視覺技術被廣泛運用在工件磨損的測量作業過程中，某些部件在不同因素的影響之下，經常發生磨損現象，一般情況下，要想保證其檢修作業的正常展開，應做好針對性的檢測以及評估作業，只有這樣，才可以保證零部件的使用與工業發展實際要求相符。然而，在具體情況當中，把高速切割機當做例子，需要將刀具拆除，才可以展開檢測作業，這樣一方面提高了檢測作業的困難程度，另一方面為檢測作業的順利進行增添了更多的風險問題。所以機械視覺技術在工件損壞測量作業當中的額廣泛運用，可以節省道具拆卸與安裝的環節，不斷優化檢測程序，防止零部件出現二次傷害。

2.3焊接機器人應用

許多零件的磨損度由于各方面原因不能進行測量，所以在機器人焊接過程中，加入機器視覺技術。這是一種利用射線探傷儀器、紅外線攝像儀器、CCD攝像儀器等增加機器人焊接的視覺能力，幫助焊接機器人提高焊接的質量。視覺能力由一維、二維、三維這3種傳感組成。對一維傳感的組件進行檢測有一個或者多個的接收光電單位;二維傳感就是利用電力設備或者機械設備對零件進行平面掃描;對多個一維傳感和二維傳感信息進行信息處理及整合，可以得到三維傳感。因為焊接工作的危險性較大，容易對施工人員的生命安全產生威脅，所以只能利用焊接機器人進行工作，不能人為操作。但是現階段，擁有機器視覺技術的焊接機器人不能實現大規模的應用，其技術還有許多需要完善和研究的問題，科學技術人才要幫助機器人進一步實現實時同步、可靠、智能、可控制能力及焊接精準度的全面提升，實現機械制造行業全面自動化的理想化工作狀態，推動我國制造行業的不斷發展。

結語

機械視覺技術術被廣泛運用在機械制造自動化當中，一方面保證了機械數據信息的收集和處理質量，為我國機械制造自動化的快速發展奠定了良好的參數條件，另一方面可以為其他新型產業的發展打下基礎，利于未來的新興科學技術的快速發展，因此，相關人員要掌握機械視覺技術相關知識，只有這樣，才可以保證我國機械制造產業的健康可持續發展。

參考文獻：

[1] 何勇.機器視覺技術及其在機械制造自動化中的應用[J].科學技術創新，2016.

[2] 李仁杰.機器視覺技術及其在機械制造自動化中的應用[J].科學技術創新，2016.

（作者單位：河南中煙工業有限責任公司黃金葉生產制造中心）