机器视觉技术在机械制造自动化中的应用分析

2017-03-09陈晓斐

中国设备工程 2017年1期

关键词：工作效率工件机器

陈晓斐

（酒泉职业技术学院，甘肃酒泉 7 3 5 0 0 0）

机器视觉技术在机械制造自动化中的应用分析

陈晓斐

（酒泉职业技术学院，甘肃酒泉 7 3 5 0 0 0）

随着市场经济的发展，传统的机械工业已不能满足市场经济的需求，机械制造需要介入视觉技术，使机械更加智能。目前，我国对机械视觉技术的研究还处于初级阶段，对该技术的了解还少较之。本文以机械视觉技术在机械制造自动化中的应用为中心，从不同的方面对其进行分析。

机器视觉技术；机械制造自动化；应用

对于机械制造自动化而言，除了要发展机械制造工程之外，还要发展机械视觉技术。这种技术是新兴的技术，其是视觉技术和成像技术相互融合发展而来的技术，该技术弥补了传统的机械制造技术的不足，实现了传统作业中人工难以实现的施工作业，机械视觉技术的利用使机械制造自动化更加智能，使企业的工作效率大大提升，企业的效益达到最大化。综上所述，机械视觉技术在现代化经济市场中发挥着不可替代的作用。

1 机器视觉技术的概述

由于机械视觉技术在我国国内刚刚兴起，因而人们对其的了解少之甚少，机械视觉技术，就是较为智能的监控技术，机械视觉技术核心技术包括三部分，首先是物象信息的获取，其次是对该物象进行测量和计算，最后实现对机械的智能监控。机械视觉技术的应用很大一部分应归功于CCD摄像技术，利用该摄像技术，可以对所拍的图像进行综合处理，并智能的将报告输出。这一技术能够得到广泛的应用，其优点在于速度大大提升，提高了工作效率，此外该技术的适应能力也较强。

2 机械制造自动化中的应用

机械视觉技术在机械制造自动化中的应用有很多方面，本文主要从工件监测、工件测量以及焊接机器人三个方面对其进行分析。

2.1 在工件检测中的应用

众所周知，与现代化自动监测模式相比较，传统的检测模式需要人工的参与，有的甚至是纯手工监测，人为的手工监测不仅工作效率低下，浪费了大量的任人力物力，更重要的是，人为的检测技术监测的不准确，存在较大的误差。此外，也没有统一的标准，质控参数得不到统一，进而机械设备的质量参差不齐。值得一提的是，人为的在对工件进行监测时，监测质量还受到工作时间的影响，工人在长时间的工作中会出现视觉疲劳的现象，进而影响工件的检测质量。而利用机械视觉对工件进行检测，避免了工人监测误差问题、质控问题以及视觉疲劳等一系列的问题。

西方一些发达国家在很多产业中都广泛的应用到该技术，例如汽车制造行业、电子生产行业等，为使该技术更好的服务于人类，很多国家在利用这一技术进行生产的同时加大科研力度，对该技术做更近一步的研究，并取得很好的成果。其成果最为典型的要数北美汽车工业研究院，在传统成像基础上，借助模型相关数据对图像进行识别，在反复实验中，成功的对成像最佳点精确定位。另外，在成像速度上也有所突破，可以在7 s的时间内完成扫描工作。这一技术我国也有应用，与其工作原理不同，我国是利用C C D激光技术，可以在7 s之内对车身做个完整的体检，不仅监测的准确度大大提升，工作效率也提升为原来的一倍。

2.2 在工件测量中的应用

2.2.1 机器视觉技术能够对零件进行精密测量

机器视觉技术的另一大优势是大大提升零件测量的准确度。其监测系统有三部分构成，一部分是计算机处理系统，一部分是CCD摄像头，另一部分是光学系统。各个部分相互配合，共同完成对工件的检测。具体而言，其工作原理分为三步，首先是利用光源对零件进行处理，通过光源的照射，其所成的像在利用纤维光学镜将图像放大，将放大的成像利用CCD技术扫描下来，传送到计算机中。通过计算机我们可以得出零件边缘轮廓的精确位置，但是要想获得精确的位移量，还要做更近一步的处理，将零件进行位移后做更近一步的测量，其测量值不是位移量，其位移量是两者之差。

在测量中，零件的两条边缘轮廓会出现两种不同的情况，一种是两条边缘轮廓线所成的像不在同一成像中，在这时生产的零件尺寸存在误差。若在同一成像中，则该位移是零件的尺寸。由于这一技术科技含量高，要求的技术高，花费的经费相对较大，因而适用于大批量的生产，而不是适用于小批次的生产。此外，这一技术的使用范围是适小不适大，零件越小，其技术的优越性越突出。

2.2.2 机器视觉技术在工件预调测量过程中的作用

无论是现代常用的机器视觉技术，还是传统的预测调节仪器，其有在占据一定优势的同时也有一定的缺陷，进而将传统预测调节仪器和现代常用的机器视觉进行结合，相互补充，使测量仪器测量的更加准确，这就是新型预调测量仪器。这一仪器结合了两者测量仪器的优点，弥补了高水平和高人力的缺点。利用传统的仪器进行测量时，相关数据是利用光栅数显示表显示的，光栅数显示表的工作效率低下，进而影响整个设备的工作效率。而新型的检测设备对光栅数显示表进行改进、优化，使其工作效率大大增加，使整个检测设备的工作效率大大提升，在简化操作过程的同时大大提高工作效率。

2.2.3 逆向工程中的工件测量

逆向工程工件测量也涉及到机器视觉技术。机器视觉技术在逆向工程工件测量的基本原理是三角法，下面我们对工作原理进行更为细致的分析：首先是对工件轮廓进行测量，对工件进行测量技术是采用的结构光，当利用结构光对工件进行照射时，结构光在照射后，不同的条纹反射的光也不同，形成不同的条文形变，通过不同的条文形变对工件表面的变化进行分析。这一技术也运用到CDD技术对图像进行摄取，但是其保存较为麻烦，其信号要经过三次的转变才能保存：视频信号——模拟信号——数字信号，在形成数学信号之后，计算机将信号传送到监视器，计算机的处理系统就会对图像进行处理，最终得出工件的模型。

除了上文我们讲到的在逆向工程中的测量、工件预调测量过程的作用，以及机器视觉技术能够对零件进行精密测量等三方面的应用之外，在磨损度的测量中也发挥不可忽视的作用。有人认为，想用监测工件的磨损度，监测其亮度即可，但是其亮度的检测是一项非常复杂的任务，因而工件在和不同的零件进行结合时，其磨损程度也不尽相同。另外，工件的工作强度不同，其磨损的程度也不尽相同，因而其是一项十分繁琐的作业。

2.3 在焊接机器人中的应用

机器视觉技术在焊接机器人中也有应用（图1），但是应用的不是广泛，其原因是由于焊接过程较为复杂，进而造价成本相对较高。此外，对于一些技术还有待更近一步的研究，例如该系统的可靠性，智能型以及可控性都还需要更近一步的研究。另外，机器视觉技术还应用在焊接参数优化、焊接路径规划等，并取得良好的成绩。