探究機(jī)器視覺技術(shù)在機(jī)械制造自動化中的應(yīng)用

宋清龍

（德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東德州 253034）

0 引言

替代人工操作是機(jī)器視覺技術(shù)最大的優(yōu)勢，能夠減輕工作人員的勞動強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造質(zhì)量、效率的大幅度提升。在自動化制造環(huán)節(jié)中，機(jī)器視覺技術(shù)尤為關(guān)鍵，能夠達(dá)成提高效率、節(jié)約成本等目標(biāo)，為機(jī)械制造企業(yè)的長遠(yuǎn)、穩(wěn)定發(fā)展起到一定的推進(jìn)作用。對機(jī)械制造自動化中機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用策略展開探索，是當(dāng)前相關(guān)從業(yè)人員著重考量的問題。

1 機(jī)器視覺

1.1 機(jī)器視覺技術(shù)

機(jī)器視覺技術(shù)是利用機(jī)器代替工作人員的眼睛，來測量、評判工件、零部件的一種技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)對工件、零部件展開三維立體式的識別、測量，將傳統(tǒng)的實(shí)體工件、零部件轉(zhuǎn)化為視頻、圖像等視覺感官信息處理[1]。抗電磁能力強(qiáng)、噪聲小、速度快、靈敏度高是此技術(shù)最大的優(yōu)勢，能夠在機(jī)械自動化制造中得到廣泛應(yīng)用，減輕工人的勞動強(qiáng)度，全面提升制造質(zhì)量和效率。

1.2 原理及組成

機(jī)器視覺技術(shù)存在特定的工作體系，主要由光敏傳感器、信息傳送器、信息顯示器、打印機(jī)、計(jì)算機(jī)、圖像采集裝置、攝像分揀機(jī)構(gòu)、光源等8 個部分組成[2]。在實(shí)際運(yùn)行該體系時，圖像攝取裝置采集的圖像信號經(jīng)數(shù)字化處理和傳輸，由影像處理系統(tǒng)將對比度、亮度、顏色、像素等分布差異作為依據(jù)，轉(zhuǎn)變?yōu)楦庇^的數(shù)字信號，為相關(guān)工作人員的評估、判斷帶來便利。

2 在機(jī)械制造自動化中的應(yīng)用

2.1 精確測量

以往采取的人工測量形式，極容易受到外部因素的影響，無法保障測量的精確性，造成機(jī)械制造的效率無法得到保證[3]。應(yīng)用機(jī)器視覺技術(shù)，能夠有效確保測量的精密性，其在機(jī)械制造相關(guān)行業(yè)中發(fā)揮出的作用不可小覷。機(jī)器視覺技術(shù)的光學(xué)、處理系統(tǒng)保證了測量和精準(zhǔn)定位能力，通過檢測部位、顯示鏡勾勒的方法，做出全面、整體的描繪，獲取更真實(shí)、精確的數(shù)據(jù)信息。同以往采取的人工作業(yè)方法相比，更具實(shí)用性。精確的數(shù)據(jù)、信息能夠確保機(jī)械制造的順利開展，精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)要求。機(jī)器視覺技術(shù)可以對誤差做出精準(zhǔn)測量與控制，通過重復(fù)、反復(fù)、多次的測量，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、信息的精準(zhǔn)獲取。

模擬式的測量工作如果使用傳統(tǒng)的人工測量，極有可能造成差錯，所獲取的數(shù)據(jù)、信息也無法保障精確性，會由于各種因素的影響造成測量失誤。例如，模擬測量某一物體時，工作存在復(fù)雜性、繁瑣性，也會不斷增加諸多不確定因素；運(yùn)用機(jī)器視覺技術(shù)能夠保障測量信息、數(shù)據(jù)的精確性，保障測量工作更具效率性，還能夠通過計(jì)算機(jī)技術(shù)的合理、充分運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)模型的模擬建設(shè)，依靠數(shù)學(xué)模型監(jiān)督、管理工作，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化作業(yè)。

光學(xué)投影的測量方法存在眾多問題，會影響到測量的準(zhǔn)確性，并對工作人員提出極高要求，需要更大的資金成本投入。機(jī)器視覺技術(shù)能夠有效改善傳統(tǒng)光學(xué)測量的不足，簡化步驟，獲取更具意義、價(jià)值、準(zhǔn)確性的信息、數(shù)據(jù)，提高測量的質(zhì)量和效率，實(shí)現(xiàn)工作的準(zhǔn)確性、便利性[4]。西方國家對于機(jī)器視覺技術(shù)中的激光機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)已經(jīng)熟練應(yīng)用，并在電子生產(chǎn)、汽車制造、機(jī)械加工等眾多行業(yè)領(lǐng)域中廣泛使用。

2.2 機(jī)器人自動焊接

在我國許多的行業(yè)領(lǐng)域中，機(jī)器視覺技術(shù)正發(fā)揮著極其關(guān)鍵的作用，如提高自動焊接的作業(yè)效率和作業(yè)安全。圖像采集軟件是機(jī)器視覺技術(shù)的核心，可以保障機(jī)械制造自動化更加便捷，實(shí)現(xiàn)制造效率、質(zhì)量的整體提升[5]。在焊接作業(yè)中，機(jī)器視覺技術(shù)能夠檢測熔池形狀、控制熔透等，確保焊接工作的順利、正常進(jìn)行，并為后續(xù)的制造工作打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。我國的航天、汽車等行業(yè)領(lǐng)域中，對機(jī)器視覺技術(shù)的使用最為廣泛，也對機(jī)械制造提出更高的要求、標(biāo)準(zhǔn)，制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定，需嚴(yán)格遵守，任何細(xì)微失誤都會造成最終的結(jié)果無法體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。機(jī)器視覺技術(shù)在焊接過程中起到不可忽視的重要作用，可以確保機(jī)器人逐漸替代人工的焊接操作，提高焊接精度。使用機(jī)器人焊接可以減少安全事故的發(fā)生，確保工作人員的生命安全與生產(chǎn)安全，完善人工操作存在的不足與漏洞。例如，在較為極端的環(huán)境中，人工無法開展的操作可以通過機(jī)器視覺技術(shù)獲取三維的信息、數(shù)據(jù)，并且高效整合所獲取的數(shù)據(jù)、信息，成為機(jī)械制造自動化的支撐，實(shí)現(xiàn)制造工作的正常開展[6]。

2.3 器件檢測

機(jī)器視覺技術(shù)可輔助定位工作，利用CCD 攝像機(jī)獲取的圖像，能夠高效監(jiān)測工作的時間、環(huán)境等，發(fā)揮強(qiáng)大的器件檢測功能，準(zhǔn)確定位各零部件的位置。例如，使用高像素的CCD 攝像機(jī)，可以將定位范圍控制在0.1 mm 內(nèi)，其輔助作用在機(jī)械制造自動化上得到良好發(fā)揮[7]。工件檢測工作十分關(guān)鍵，精確的檢測可以保障制造作業(yè)的精確性和嚴(yán)密性，不僅關(guān)聯(lián)機(jī)械制造的生產(chǎn)安全，也能夠保障機(jī)械的順利運(yùn)行。目前機(jī)械制造自動化中存在重?cái)?shù)量、輕質(zhì)量的情況，部分工件的質(zhì)量無法得到保障。不合格的工件會造成整體制造的機(jī)械成品質(zhì)量不佳，對機(jī)械制造自動化產(chǎn)生阻礙。如果采取人工檢驗(yàn)方式，會造成眾多錯誤，導(dǎo)致工作效率不高，而在檢測中應(yīng)用機(jī)器視覺技術(shù)，能夠發(fā)揮出以下優(yōu)勢：①提升工作效率和質(zhì)量，提升人工檢測的準(zhǔn)確度；②在人工主導(dǎo)的前提下，完成人工無法完成的工作；③深入、細(xì)致發(fā)現(xiàn)內(nèi)部存在的問題，找尋解決、處理方案，提升制造安全性；④在檢測期間建立數(shù)學(xué)模型，為制造工作帶來更大的便利。

機(jī)器視覺技術(shù)可以滿足眾多領(lǐng)域的需求，如汽車行業(yè)通過機(jī)器視覺技術(shù)擺脫了傳統(tǒng)制造形式的束縛，節(jié)約財(cái)力、物力、人力，提升了汽車的制造效率[8]。機(jī)器視覺技術(shù)可以采集更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)、信息，通過檢查結(jié)果的精準(zhǔn)性，大幅度提高制造的質(zhì)量、效率。

3 結(jié)束語

機(jī)器視覺技術(shù)在機(jī)械制造自動化中應(yīng)用已十分廣泛、普遍，解放勞動力、降低勞動強(qiáng)度、保證制造效率、提升工作質(zhì)量的作用明顯，極大地推進(jìn)了機(jī)械制造的發(fā)展。相關(guān)從業(yè)人員必須要深入研究機(jī)器視覺技術(shù)在機(jī)械制造自動化中的應(yīng)用策略，確保其得到合理、有效運(yùn)用，在推動機(jī)械制造業(yè)長遠(yuǎn)、穩(wěn)定發(fā)展的同時，實(shí)現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)進(jìn)步。