機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在機(jī)械制造自動(dòng)化中的應(yīng)用

司慶飛

(齊齊哈爾工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

1機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的概念

機(jī)器視覺(jué)技術(shù)是指在模擬人類(lèi)世界過(guò)程中的信息技術(shù)應(yīng)用。簡(jiǎn)而言之，使用人類(lèi)替代方案是指使用人類(lèi)替代方案或先進(jìn)技術(shù)來(lái)識(shí)別問(wèn)題，以增強(qiáng)和超越人類(lèi)的視覺(jué)能力。不僅可以識(shí)別房屋的類(lèi)型，還可以執(zhí)行人類(lèi)視覺(jué)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的操作，例如位置測(cè)量。CCD相機(jī)是目前機(jī)器視覺(jué)技術(shù)中應(yīng)用的核心技術(shù)，它可以提取無(wú)效信息并將其整合到整個(gè)軟件系統(tǒng)中以進(jìn)行全面檢測(cè)。隨著獨(dú)有的功能和固化工作過(guò)程，現(xiàn)階段機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展變得越來(lái)越成熟。它大體上包括顯像獲取設(shè)備，光源設(shè)備和光敏傳感器。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)是基于將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號(hào)的過(guò)程，然后再轉(zhuǎn)換為數(shù)字模型以進(jìn)行直接的評(píng)價(jià)。

2機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的原理與技術(shù)主要優(yōu)勢(shì)

機(jī)器視覺(jué)技術(shù)是一種跨領(lǐng)域技術(shù)，包括多種技術(shù)系統(tǒng)和學(xué)科，包括人工智能，圖像圖形，基于信息的電子技術(shù)和神經(jīng)生物學(xué)。在其應(yīng)用過(guò)程中，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)模仿人類(lèi)的視覺(jué)功能，從監(jiān)視區(qū)域中的對(duì)象收集并挖掘了相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，并對(duì)該基本磁體進(jìn)行了二次數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化處理。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)有具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，其輸出的圖像及數(shù)據(jù)更具客觀(guān)性和公平性。在傳統(tǒng)機(jī)械制造自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，員工無(wú)法發(fā)揮其主觀(guān)判斷和能動(dòng)，無(wú)法保證所生產(chǎn)產(chǎn)品的形狀，尺寸，規(guī)格，型號(hào)等的視覺(jué)科學(xué)性和合理性，現(xiàn)階段隨著生產(chǎn)質(zhì)量要求的逐步提高，樣本問(wèn)題變得越來(lái)越嚴(yán)格。視覺(jué)技術(shù)在機(jī)器制造自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中的運(yùn)用在一定程度上確保了產(chǎn)品在視覺(jué)上的客觀(guān)性，同時(shí)減輕了產(chǎn)品檢測(cè)核驗(yàn)工作負(fù)擔(dān)，提高此項(xiàng)工作效率。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)具有適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)具備很強(qiáng)大的兼容性，能適應(yīng)大多數(shù)的機(jī)械設(shè)備，高效提升機(jī)器制造和自動(dòng)化生產(chǎn)中的檢測(cè)精確度和核驗(yàn)效率，從而達(dá)到預(yù)期的要求。

3機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在機(jī)械制造自動(dòng)化中的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1工件測(cè)量方面

機(jī)器視覺(jué)技術(shù)可以準(zhǔn)確地測(cè)量產(chǎn)品，測(cè)量系統(tǒng)包括由計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，CCD相機(jī)組件和光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。工作原理是用平行光束照射待測(cè)零件以提供光源，并在使用前用顯微鏡放大零件的邊緣輪廓。CD攝像機(jī)的圖像處理傳達(dá)到計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)進(jìn)行圖像處理，并獲得產(chǎn)品周身輪廓的精確。還可以進(jìn)行位移操作，再次對(duì)產(chǎn)品執(zhí)行位移測(cè)量以計(jì)算兩個(gè)結(jié)果之間的差異。如果在測(cè)量過(guò)程中測(cè)量零件的兩個(gè)邊緣輪廓出現(xiàn)在同一圖像中，則位移是被測(cè)零件的相應(yīng)尺寸。對(duì)于測(cè)量和檢查批量生產(chǎn)的零件、特別是對(duì)于形狀簡(jiǎn)單、體積小的零件、該系統(tǒng)非常有利。逆向工程是指使用測(cè)量?jī)x器測(cè)量定制的工件。在基于測(cè)量數(shù)據(jù)建立三維坐標(biāo)圖之后，使用CADCAM系統(tǒng)執(zhí)行圖像處理，最終通過(guò)CNC處理機(jī)輸出模型。輸出數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性決定了模型的精確度。伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)被用于工件的逆向工程測(cè)量，這是當(dāng)前的高速輪廓視覺(jué)視覺(jué)測(cè)量技術(shù)。該技術(shù)的基礎(chǔ)是三角測(cè)量，光射線(xiàn)對(duì)工件進(jìn)行表面測(cè)量、輪廓測(cè)量、平面條紋結(jié)構(gòu)將光投射到工件的表面上，以形成各種條紋變形并分析工件表面輪廓的變化。其中，當(dāng)CCD進(jìn)行邊緣圖像捕獲時(shí)，在視頻信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)的3個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換后將其保存。同時(shí)，將保存的信息輸出到監(jiān)視器，使用計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)進(jìn)行圖像處理，最后獲取工作模型圖。

3.2工件檢測(cè)方面

機(jī)器制造的自動(dòng)化涉及許多工件檢查，這不僅保護(hù)了機(jī)器的安全性能，而且對(duì)未來(lái)機(jī)器設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行也產(chǎn)生了重要影響。由于機(jī)械制造的規(guī)模大，因此也批量生產(chǎn)許多工件。這種方法可以節(jié)省制造時(shí)間并在一定程度上提高工作效率，但是不能完全保證工作質(zhì)量。因此，機(jī)器制造團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)安排專(zhuān)門(mén)的團(tuán)隊(duì)檢查工件。在最近的發(fā)展中，許多機(jī)械制造部門(mén)選擇了機(jī)器視覺(jué)技術(shù)來(lái)進(jìn)行工件檢查，因?yàn)槭謩?dòng)檢查方法既耗時(shí)又難以統(tǒng)一檢查員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和水平。使用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)檢測(cè)工件具有以下好處：首先，正確的使用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)可以更高效的完成工件的檢驗(yàn)和測(cè)試工作。對(duì)于手動(dòng)檢查問(wèn)題和缺陷，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)可以解決該問(wèn)題。第二，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用很大程度上減輕了工作人員的負(fù)擔(dān)，并提升相關(guān)人員的專(zhuān)業(yè)水平。第三，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)還可以準(zhǔn)確地捕獲人眼難以檢測(cè)到的小工件問(wèn)題。這為機(jī)械設(shè)備的安全性提供了幫助，并有助于機(jī)器自動(dòng)化的穩(wěn)定性。第四，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)還可以收集與工件檢測(cè)有關(guān)的準(zhǔn)確而全面的數(shù)據(jù)。

3.3機(jī)器人焊接方面

除了以上2點(diǎn)，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在機(jī)器人焊接中也起著重要作用。這是因?yàn)樵S多機(jī)器人焊接操作涉及現(xiàn)代機(jī)器制造的自動(dòng)化領(lǐng)域。然而，焊接機(jī)器人需要高精度和專(zhuān)業(yè)性。因此，傳統(tǒng)的老式焊接方法已無(wú)法滿(mǎn)足相關(guān)的工作需求，并且機(jī)器制造部門(mén)可以有效地使用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)來(lái)提升機(jī)器人焊接的質(zhì)量并開(kāi)展工作。由于焊接工作的高風(fēng)險(xiǎn)，許多任務(wù)無(wú)法手動(dòng)執(zhí)行，并且根據(jù)工作環(huán)境的不同，可能無(wú)法直接執(zhí)行任務(wù)。核輻射水下環(huán)境、熔池和溶液散射等環(huán)境。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用填補(bǔ)了人工操作的缺陷。可以實(shí)時(shí)提取焊接熔池?cái)?shù)據(jù)，在很強(qiáng)的情況下啟用電弧飛濺并提取焊接圖像，并預(yù)測(cè)焊接性能，焊接結(jié)構(gòu)和焊接的粗織度來(lái)確保焊接質(zhì)量。

4機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在機(jī)械制造自動(dòng)化中的未來(lái)應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在機(jī)器制造自動(dòng)化中的未來(lái)應(yīng)用開(kāi)發(fā)趨勢(shì)主要集中在焊接領(lǐng)域。從技術(shù)原理的角度來(lái)看，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)可以在機(jī)器焊接中大范圍的應(yīng)用，從而提高焊接作業(yè)的效率。然而，由于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的高成本，焊工自動(dòng)化的不完善以及信息技術(shù)的電子技術(shù)系統(tǒng)的不完善，仍然不可能大規(guī)模應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)范圍。

5結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)如今，許多機(jī)械制造自動(dòng)化團(tuán)隊(duì)科學(xué)有效地應(yīng)用了機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，并將其與原始相關(guān)技術(shù)相結(jié)合，為機(jī)械制造運(yùn)營(yíng)的順利發(fā)展提供了便利條件。對(duì)于在應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)時(shí)遇到的難題，相關(guān)的制造團(tuán)隊(duì)還可以將機(jī)器的類(lèi)型與以后的應(yīng)用程序特征結(jié)合起來(lái)。對(duì)問(wèn)題的原因進(jìn)行全面分析，以找到科學(xué)的優(yōu)化計(jì)劃并增加機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。