視覺監測系統在分揀機械裝置中的應用分析

漆在林

（湖南交通工程學院，421000，湖南衡陽）

1 視覺監測系統發展現狀

所謂視覺監測系統，實際上是應用機器視覺技術而衍生出來的完整系統操作模式，其主要作用是對實物進行識別和監測。機器視覺技術最早起源于1950 年代，其主要作用是識別統計，直到1960 年代，開始逐漸出現了實物空間或形狀的描述識別。而當前隨著圖像傳感器及數字接口的出現，機器視覺技術越發完善，在其帶動下，逐漸形成了更為完整的系統操作模式，是相對于原有技術更為輕便、成熟的存在形式——視覺監測系統。

視覺監測系統伴隨著我國科學技術的進步而不斷地完善。近年來，我國在機器學習領域處于高速發展的階段，各種各樣的新型算法的出現，提高了視覺監測系統的識別準確性和高效性。例如，基于Matlab 軟件的神經網絡算法，采用這種新算法重新搭建的視覺監測平臺，有效地提高了機械的識別和監測效率[1]。

2 分揀機械裝置的組成及技術應用

應用視覺監測系統的分揀機械裝置，能夠在進行一些高危工作或大批量工作時代替人工操作，將人工從繁瑣或高危的工作中抽身出來，不僅帶來工作的高效，更有益于人工的安全，是符合未來工業發展要求的。

2.1 分揀機械裝置的組成

分揀機械裝置主要由圖像獲取、數據處理、信息監測及機械執行等多個模塊組成。分揀機械裝置通過視覺傳感器獲取外界環境中的二維圖像，并將其轉化為數字信號，傳輸至數據處理模塊，通過與內部的算法相結合并進行處理，產生處理結果，發送控制信號給機械執行機構，來完成對產品的分揀操作。

采用這種分揀操作形式，其效率遠遠高于傳統的人工操作。其通過機械拍攝獲取的原圖，與計算機提前設定好的關鍵特征進行比較，來分析產品的質量狀態。通過這樣的分析之后，系統給機械執行機構返回相對應的控制信息，來控制最終分揀裝置的執行，實現篩選分揀功能。例如，對于一些尺寸不足、表面存在缺陷的產品，通過機器的識別監測，將其從批量產品中篩選、分揀出來。不僅如此，在分揀機械裝置中引入視覺監測系統，為一些快遞包裹或食品等的分揀提供了極大便利，通過信息監測，進行實時的數據統計、分析，提高產品生產效率。所以說，應用視覺監測系統，極大程度上減緩了人的工作壓力，提高了產品生產效率，也避免了其他因素對生產效率的影響。

2.2 分揀機械裝置中關鍵技術方法的應用

實際的分揀機械裝置包含了大量實現操作的關鍵技術，這些技術是分揀機械裝置產生有效作用的關鍵部分。

目標識別技術，是分揀機械裝置中的一類關鍵技術。其作為視覺監測系統的基礎部分，主要是依靠不同的算法對于圖像進行輪廓提取和特征分析對比。例如，在進行果蔬產品的分揀時，通過對其輪廓的提取和關鍵特征的匹配分析，來提高果蔬的分揀質量。

目標標定和跟蹤技術，是針對目標物體在不同的運動狀態下，分揀機械裝置獲取目標圖像信息的一類技術手段。當既定的目標對象為靜態時，采用的是目標標定技術，此時的分揀機械裝置能夠根據與實物的相對位置來改變自身的運動軌跡，來獲取圖片信息。而當既定的目標為動態時，采用的是目標跟蹤技術，因為在動態下，對視覺監測裝置的穩定性要求相對較高，而目標跟蹤技術，就能夠根據隨機運動的物體，預測下一時刻的位置，這為動態圖像的獲取提供了更高的精確性。

分揀執行器運動軌跡的規劃，是分揀機械裝置有效分揀的關鍵部分。在進行目標分揀的過程中，為了防止分揀裝置因軌跡的不一致而造成目標碰撞等問題，越來越多的學者開始不斷研究更好的軌跡規劃方式，現今常用的軌跡規劃方法有多項式插值法、擺線法等。

3 視覺監測系統在產品分揀裝置中的應用分析

基于視覺監測系統的產品分揀裝置的應用，可以替代人工從事一些相對復雜的工作。現今，其開始被不斷地應用于農業、工業等行業。

3.1 在果蔬類分揀裝置中的應用

中國作為農業大國，擁有著豐富的果蔬資源，對果蔬的處理不及時，就會出現腐爛、存儲時間短等問題。這類問題的產生，就促使在農業生產過程中，要盡量減少相關作業處理的時間消耗，盡可能延長果蔬的保鮮時間供居民消費。而為減少不必要的時間消耗，在現代農業果蔬處理中采用了分揀機械裝置，能有效解決這類問題。

對于這類分揀裝置，其主要是通過視覺傳感器，來收集果蔬的各種圖像信息，再將其傳輸至數據處理模塊，進行圖像信息的分析處理，最終將分析結果的控制信息傳到并聯機械手中，讓其進行最終的結果處理。

對于末端執行器的選擇，需要結合實際處理目標物體的特征，來選擇不同的機械設備。例如，對于果蔬分揀裝置的執行器，通常會采用基于Delta 機構原理制造的并聯機械手，因為其在選材、設計上都能更好地解決分揀效率低等問題。

3.2 在機械零件分揀裝置中的應用

對一些機械零件類的分揀，是現代工業中十分必要的環節。現今出現了越來越小的機械零件，對這些零件的處理常常會帶來更多的人力需求。不僅如此，分揀這些零件具有繁雜、瑣碎且不易區分等的困擾，也給操作人員帶來了極大的區分麻煩。但采用機械分揀的方式，不僅省時，還能省力，減少了人員的壓力。這種分揀方式，與果蔬類有著很大的相似之處，其主要是通過視覺監測系統，將二維的實物影像作為信息，輸入計算機中的數據處理模塊，實現信息數據的分析處理，再將其傳送至執行部分。這樣通過一系列的圖像獲取、圖像處理和分析、輸出或顯示等處理，不僅實現目標物體的分揀，更多的是減輕了人工操作的壓力，符合未來工業發展的要求。

而對于這類末端器械，通常采用具有兩平動自由度、輕型的并聯機械手[2]。對于這類執行器，其主要是滿足高精準控制的需要，這一點是與機械類零件的分揀要求相互契合的。

3.3 在燈器類分揀裝箱裝置中的應用

燈器類作為易碎產品，在裝箱和挑選合格產品的過程中，是不易保存的產品，所以，在生產過程中，對人工的需求量相對較大。不僅如此，在實際的生產過程中，分揀和裝箱是兩個分開操作的過程，這樣不僅增加了輾轉的工作流程，而且也提高了其損壞的幾率，這種狀況也就逐漸成為了產量效率相對較低的重要影響因素。

但隨著我國科學技術的發展，出現了一種新型的基于視覺監測系統的分揀裝箱裝置。其工作流程與大多只有分揀的過程稍有不同，增加了一個裝箱的過程。其通過視覺監測系統的監測篩選，先辨別燈器的質量是否合格，然后將合格的燈器通過末端的執行器，將其放置在質量要求過關的箱中，最終完成分揀和裝箱的整個過程。這類新型的分揀機械裝置不僅具有結構簡單、集成度高等特性，而且應用這類裝置，還縮短了燈器類產品的生產周期，大大提高了生產效率。

4 總結

視覺監測系統在分揀機械裝置中的應用是相當廣泛的，其具有的特點或特性，不僅減少了大量的人力和物力資源，而且極大地提高了生產效率。這對于企業來說，無疑是一種提高經濟效益的有效方式。