機器視覺技術(shù)在現(xiàn)代汽車制造中的應(yīng)用探索

廖冰

摘 要：在我國科技水平不斷升高的背景下，機器視覺技術(shù)得到了快速發(fā)展，其通過智能、自動化等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于我國的現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，汽車制造業(yè)也不例外。機器視覺技術(shù)主要包括視覺測量、視覺引導(dǎo)和視覺檢測這三項技術(shù)。機器視覺測量技術(shù)主要是對產(chǎn)品的尺寸等進行測量，以保證產(chǎn)品合格;機器視覺引導(dǎo)技術(shù)主要是對生產(chǎn)機器進行引導(dǎo)，保證其能自動化完成搬運、鉆孔等工作，以提升汽車制造效率和質(zhì)量;機器視覺檢測技術(shù)主要是對產(chǎn)品質(zhì)量和制造工藝進行檢測，及時發(fā)現(xiàn)其中的不足，并有效降低生產(chǎn)成本。由此可見，機器視覺技術(shù)在現(xiàn)代汽車制造作業(yè)中發(fā)揮著重要的作用，如何將該技術(shù)更好的應(yīng)用于汽車制造工業(yè)中是每個制造人員都應(yīng)該思考的問題。

關(guān)鍵詞：機器視覺技術(shù);現(xiàn)代汽車制造;作用;具體應(yīng)用

1 引言

隨著市場的擴大和經(jīng)濟水平的快速提升，我國現(xiàn)代汽車制造行業(yè)得到了長足的發(fā)展，其不僅能夠滿足人民的基本出行需求，還能夠帶動其他行業(yè)的共同進步。我們知道，傳統(tǒng)的汽車制造行業(yè)還面臨著制造效率低、生產(chǎn)成本高、汽車裝配質(zhì)量不高等的問題，使得汽車制造作業(yè)不能正常有序的開展下去，也為該行業(yè)的發(fā)展增加了難度。而將機器視覺技術(shù)應(yīng)用于其中就能夠很好的解決以上出現(xiàn)的問題，大大提高了汽車制造效率和質(zhì)量，推進了整個行業(yè)的進步。本文先是闡述了機器視覺技術(shù)的內(nèi)涵和其所發(fā)揮的作用，后又對其在現(xiàn)代汽車制造中的具體應(yīng)用進行了分析，旨在促進現(xiàn)代汽車制造行業(yè)的高效發(fā)展。

2 機器視覺技術(shù)概述

2.1 機器視覺技術(shù)的內(nèi)涵

機器視覺技術(shù)主要通過提取被測對象的圖像的相關(guān)信息，從而達到檢測目的，具有高速、測量結(jié)果精確、測量范圍大等的優(yōu)點。其主要將CCD和CMOS攝像頭與光學(xué)系統(tǒng)、圖像系統(tǒng)、數(shù)字處理系統(tǒng)等進行結(jié)合，將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)化為圖像信號后，再通過相應(yīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為數(shù)字化信號，后圖像系統(tǒng)再根據(jù)這些信號來開展運算，得出檢測結(jié)果，這樣就能夠滿足不同環(huán)節(jié)、不同產(chǎn)品的檢測要求。目前，機器視覺技術(shù)因其優(yōu)點已被廣泛應(yīng)用于我國現(xiàn)代工業(yè)中，如標(biāo)志識別、產(chǎn)品檢測等領(lǐng)域，能夠有效提高行業(yè)生產(chǎn)效率，大大減輕工作人員的工作壓力，有助于行業(yè)的長遠發(fā)展。

2.2 機器視覺技術(shù)的作用

2.2.1 具有識別、讀碼和可追溯性

商品識別條形碼已在我國各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，汽車制造行業(yè)也不例外，如在汽車發(fā)動機、變速箱等產(chǎn)品上的應(yīng)用。但商品識別條形碼的可追溯性不強，而二維碼內(nèi)包含著更多的產(chǎn)品信息，因此，相關(guān)產(chǎn)業(yè)需要進一步在產(chǎn)品上打上二維碼，再經(jīng)過讀數(shù)頭的識別和采集，送至中央監(jiān)控室的服務(wù)器中。通過二維碼和條形碼的整合，當(dāng)行業(yè)需要時，可以通過掃描來進行有針對性地查詢，而讀數(shù)頭對二維碼的掃描解讀工作正是機器視覺技術(shù)的圖像識別功能。這也就表明了機器視覺技術(shù)具有識別、讀碼和可追溯的作用，將其應(yīng)用于現(xiàn)代汽車制造行業(yè)中將大大提升汽車制造效率，保證車身制造質(zhì)量，以及能夠?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量保留追溯的權(quán)利，這就有利于現(xiàn)代汽車制造行業(yè)的長遠、高效發(fā)展。

2.2.2 保證生產(chǎn)作業(yè)的正常進行

在現(xiàn)代汽車制造業(yè)中，批量生產(chǎn)條件下經(jīng)常面臨著零件錯裝、漏裝、安裝不合適、匹配不成功等的現(xiàn)象，這就給汽車制造作業(yè)增加了很多麻煩，影響汽車制造進程。而將機器視覺技術(shù)應(yīng)用于其中便能夠解決以上問題，通過視覺辨識功能和檢測功能，有針對性地對各個零件進行檢查和配對，且自動化技術(shù)也為工作人員提供了便利，減少了錯誤發(fā)生的概率，從而使得汽車制造生產(chǎn)作業(yè)能夠正常有序的開展下去。

2.2.3 提高制造過程的柔性

目前現(xiàn)代汽車制造業(yè)的發(fā)展方向是采用多元化、柔性化的混線生產(chǎn)模式，以此來提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量，且提高應(yīng)變能力，從而很好的滿足市場發(fā)展的需求。在機器視覺技術(shù)中的工件識別技術(shù)便能夠很好的實現(xiàn)柔性生產(chǎn)模式。如為了在同一條自動線上同時生產(chǎn)兩種發(fā)動機的四種凸輪軸，需要采取在工件指定二檔軸頸間標(biāo)志的方法，標(biāo)志主要是實現(xiàn)加工在軸間的1-4道環(huán)帶。當(dāng)這一工序進行到凸輪軸的最終檢測環(huán)節(jié)之前時，工件識別技術(shù)便能夠通過讀取標(biāo)志對工件進行識別，然后發(fā)出相應(yīng)的控制信號，從而執(zhí)行下一道工序，這樣就能使制造過程更具柔性的開展下去。

3 機器視覺技術(shù)在現(xiàn)代汽車制造中的具體應(yīng)用

3.1 機器視覺測量技術(shù)的應(yīng)用

傳統(tǒng)的汽車制造過程中，測量環(huán)節(jié)主要依靠三坐標(biāo)機來完成，其不僅不能支持在線測量，且測量效率低，測量數(shù)據(jù)量嚴(yán)重不足，這就使得汽車制造的時間成本、人工成本等有所增加，工作開展緩慢，不利于汽車制造也獲得更到的效益。而將視覺測量技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代汽車制造中，便可以為制造環(huán)節(jié)提供穩(wěn)定且準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，其主要通過固定式在線測量站及機器人柔性測量站等在線測量系統(tǒng)，監(jiān)控車身尺寸及波動尺寸，實現(xiàn)從汽車部件到整車的全程監(jiān)控測量，以確保生產(chǎn)零件和整車的質(zhì)量，同時也能夠?qū)ζ囘M行全方位的細節(jié)分析，以及時發(fā)現(xiàn)其中的問題，以保證汽車制造作業(yè)開展的質(zhì)量。而機器視覺測量方法主要包括以下幾個方面：第一，激光在線測量。這種測量方法對于環(huán)境的要求不高，能夠?qū)崿F(xiàn)對車身進行百分百的實時在線測量，且通過計算機輸出數(shù)據(jù)匯報表，自動分析生產(chǎn)作業(yè)的進行情況，及時反映車身存在的尺寸偏差，以利于后期的修改。第二，藍光掃描測量。該技術(shù)與傳統(tǒng)三坐標(biāo)機測量方法不同，其可以實現(xiàn)對車身整體尺寸的測量與分析，獲得高密度的測量數(shù)據(jù)，測量效率更高，評價更加全面，且安裝調(diào)試也較簡便，能夠滿足大型構(gòu)件測量范圍的需求。第三，反射條紋偏折測量。其主要針對汽車涂裝表面質(zhì)量測量環(huán)節(jié)，具有分辨率高、測量范圍大、結(jié)構(gòu)簡單、對環(huán)境要求不高、成本低等的優(yōu)點。

3.2 機器視覺引導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用

機器視覺引導(dǎo)技術(shù)主要結(jié)合了視覺檢測技術(shù)與機器人運動原理，可以根據(jù)操作工件的變化來實時調(diào)整工作軌跡，智能化的執(zhí)行需求動作。如引導(dǎo)機器人精確制孔、焊接等。第一，機器視覺引導(dǎo)抓取技術(shù)。由于汽車的重量較重，傳統(tǒng)的人工搬運不僅為企業(yè)帶來了更多的成本，還可能出現(xiàn)一些安全事故。視覺引導(dǎo)抓取方法主要是將機器人與視覺測量進行結(jié)合，根據(jù)被操作工件的位置變化來變更工作軌跡，準(zhǔn)確抓取操作工件，從而大大提升了車身制造效率。第二，機器視覺引導(dǎo)裝配技術(shù)。其主要是通過視覺來引導(dǎo)機器人，智能化實現(xiàn)汽車配件的安裝，同時也能夠保證配件安裝的精確性，有利于汽車裝配環(huán)節(jié)正常進行下去。第三，機器視覺引導(dǎo)加工技術(shù)。其主要應(yīng)用于現(xiàn)代汽車制造業(yè)的生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)，通過測量車身的局部尺寸信息，根據(jù)設(shè)定狀態(tài)來引導(dǎo)機器人開展制孔、打磨等工作。

3.3 機器視覺檢測技術(shù)的應(yīng)用

機器視覺檢測技術(shù)主要是對產(chǎn)品進行工藝檢測、追溯與監(jiān)督等工作。其可以通過專業(yè)技術(shù)來獲取車身零件編碼從而保證零件在制造過程中的可追溯性，通過識別零件是否存在來保證車身配件的完整性。目前，涂膠工藝在車身制造中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，其可以起到增強結(jié)構(gòu)、隔離保護等的作用。而由于涂膠工藝的環(huán)境較為惡劣、強度高、精度高等特點，傳統(tǒng)的手工涂膠方式已經(jīng)不能滿足汽車制造需求，人工檢測和離線視覺檢測環(huán)節(jié)也因檢測誤差、成本高等原因而被淘汰。如今，通過視覺檢測技術(shù)便可以實現(xiàn)自動化、智能化的在線檢測，邊涂邊檢的工作模式也為企業(yè)節(jié)省了很多成本和時間，在進行涂膠檢測時，工作人員需要提前做好裝配工作，將機器人與膠槍、視覺傳感器等進行裝配，當(dāng)視覺傳感器檢測到需要涂膠的區(qū)域時，膠槍便隨之完成涂膠工作，且視覺傳感器實時采集工作圖像，之后再通過圖像處理方法來對采集圖像進行檢測、分析，從而保證了涂膠工藝的正常開展。

4 結(jié)語

目前，機器視覺技術(shù)在現(xiàn)代汽車制造業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮著非常重要的作用，其能夠提高企業(yè)制造過程的柔性，具有對產(chǎn)品的可追溯性，且能夠全程監(jiān)督制造工藝，以保證制造作業(yè)的正常進行。不僅如此，機器視覺技術(shù)的應(yīng)用為工作人員提供了極大的便利，降低了勞動強度，同時也能夠保證生產(chǎn)質(zhì)量，所以其能被國內(nèi)眾多行業(yè)所應(yīng)用。本文主要從視覺測量、視覺引導(dǎo)、視覺檢測這三個方面出發(fā)，具體分析了其在現(xiàn)代汽車制造中的應(yīng)用。而目前，機器視覺技術(shù)在現(xiàn)代汽車制造行業(yè)的應(yīng)用效率還有待提高，我們相信，未來機器視覺技術(shù)將分布于汽車制造作業(yè)的全過程，影響到整個汽車的制造過程，并能夠向汽車各個產(chǎn)業(yè)鏈擴展，使其作用得到全面的展現(xiàn)，從而促進汽車制造行業(yè)的進步與發(fā)展。

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