机器视觉技术在机械制造自动化中的有效应用
2018-10-13王玉庆
王玉庆
摘 要:随着科技的进步,机械制造自动化领域的发展引人注目。研究者将很多独特的技术手段与之相结合,为机械制造领域的发展提供有利条件。本篇文章就机器视觉技术及其在机械制造自动化中的应用进行简单的论述,首先对机器视觉技术的概念进行了阐释,然后列举和分析了机器视觉自动化在机械制造自动化中的几个方面的应用,希望能对机械制造自动化的研究有所帮助。
关键词:机械制造;自动化;机器视觉技术
机器视觉技术能够在很大程度上代替人力去实现机械的运转,是自动化的重要环节,企业在面对巨大而激烈的市场竞争中,应该将机器视觉技术在生产环节予以应用,从而减少成本,提高效率。机器视觉技术的应用,一般集中在工件测量等领域,本文对该技术的具体应用进行了分析,期望能够为机械制造业的再次提升提供基礎性意见,提高企业及技术人员的重视程度,将机器视觉技术和机械制造进一步融合,实现技术上的改造升级,实现工业上的长足进步。
一、机器视觉技术概念
所谓机器视觉技术,主要是指利用信息技术对人类的视觉进行模拟,即利用先进的技术和仪器代替人类对事物进行识别,在此基础上,对人类的视觉能力进行加强与超越,不但进行物象识别,而且还同时完成人类视觉所无法完成的测量、定位等操作。当今的机器视觉技术主要是以CCD摄像机为技术核心,该摄像机能够提取信息,不但能够提取物象信息,还能让物象信息纳入整体软件系统中进行全面检测,提取出物象数据信息,大大提高了视觉判断的能力,从而实现精确的数据掌握和信息提取。在此基础上,再进行下一步的操作,既节省时间,又大大的提高效率。此外,机器视觉技术具有多种优势,例如噪音小、精度高、速度快等,非常值得在机械制造自动化中进行推广。当前的机器视觉技术已经日趋成熟,已经形成固定的工作流程和特定的功能板块,主要有光源、图像采集装置、显示器、光敏传感器等。主要的工作原理是将图像转化为信号,再将信号转化为数字模型,形成直观的评估。[1]
二、机器视觉技术在机械制造自动化中的应用
(一)在测量中的应用
1.在精密测量中的应用
机器视觉技术在测量中可以发挥出超乎想象的作用,机器视觉技术中的光学系统、处理系统等能够对待检测部位进行精准定位和测量,并利用显微镜将物象的轮廓勾勒出来,从而获得比人工测量要更加精确的测量数据。此外,机器视觉技术可以实现多次测量,将测量误差控制到最低限度。
2.在磨损测量中的应用
在磨损测量中,人工测量极容易发生误差,受外界因素干扰较多,往往不能得到准确的测量数据。以刀具的磨损测量为例,在测量过程中,如果是人工测量的话,需要将刀具卸下人工测量,这个过程很是繁琐复杂,增加了不确定性。如果是机器数据技术测量的话,可以很方便的获取数据,提高磨损测量的效率,而且还能利用计算机建立磨损数学模型,完成数字化管理和监督。[2]
3.在预调测量中的应用
传统预调测量所采用的光学投影方式方法存在着几个弊端,其中长期困扰我们的是人力投入大、技术要求高等,基于此,预调测量一直以来是机械制造行业的一大难题,利用机器视觉技术进行预调测量可以很好的解决这些难题。主要是因为,利用机器视觉技术进行预调测量可以和传统光学测量相结合,在传统技术的基础上实现测量效率的提高,既简化了测量的步骤和流程,又能获得更具有参考意义的数据。
(二)在自动焊接的应用
机器视觉技术可以利用自身优势提高自动焊接的质量,同时增加了操作上的安全度,主要应用措施是依靠 CCD 摄像机等图像采集元件,利用机器视觉技术进行提取,由此提升施工质量。此外,在焊接过程中我们应注重利用计算机视觉功能,检测熔池形状、熔透控制等等,为准确展开焊接提供有力支撑。另外,我国目前应用机器视觉技术比较多的是汽车、航天等领域,这些行业都要求机械制造的高标准,对于焊接技术有着极高的要求。
在机器人焊接中,机器视觉技术发挥着越来越重要的作用。在机器人焊接逐渐替代人工的进程中,我们需要将机器视觉技术有效的应用其中,进一步提高机器人焊接的精度。机器人焊接可以避免人工焊接所遇到的安全问题,在一些极端情况下完成作业,有效的弥补了人工作业的不足。利用机器视觉技术可以实现从一维到三维的获取和建立,通过图像和数据的整合,为机器人焊接提供强大的基础。
(三)在工件定位中的运用
机器视觉技术能够很好的完成工件定位工作,主要是在机械制造过程中安置一台或者多台CCD 摄像机对工作环境进行监控,对零件位置进行确定。例如,可以利用基于高像素 CCD 摄像机将定位精准度控制在了< 0.1mm 的范围内,从而提升整体作业质量和效率。
(四)在工件检测中的运用
在机械制造自动化中,对于工件的检测工作是重要工作内容之一,检测工作不仅对于机械的安全性有着重要的作用,而且对于整体机械良好运行的保障也有着不可忽视的作用。当前的机械制造大都是采用批量生产,虽然保证了数量,但是在质量上却不能保证每个工件都符合质量要求。任何一个工件质量的不达标,都可能意味着某个产品的整体不合格。而依靠人工进行检测又面临着效率低下的问题,而且人工检测失误较多,不能完全保证产品质量。在工件测量中采用机器视觉技术具有很大的优势,主要有:第一,避免人工检测所面临的效率问题,机器视觉技术具有很大的效率优势;第二,在技术能力方面,机器视觉技术有着天然的优势,可以完成人工不能完成的很多工作;第三,能够发现人眼不能发现的细节之处,甚至是隐藏在表面下的内部问题,都能够发现,进一步提高了安全性;第四,在检测的同时建立数字模型,为后期工作带来便利。
当前,机器视觉技术在工件检测中的应用主要集中在以下领域:第一,汽车生产行业基于批量生产的需求,将机器视觉技术应用于检测之中,该领域对于机器视觉技术的应用可以突破传统的限制,不受人工的能力约束,为企业节约了大量人力资本,同时实现了高质量的检测,满足了汽车行业对于施工质量的要求;第二,机器视觉技术不仅可以实现对于工件质量、精度的检测,还能同时提取精确的检测数据,这样精确的数据是人工所不能达到的。例如,BIN-PICKING 即为成功运用案例。[3]
三、结论
综上可知,相对于传统机械制造自动化的手段和方法,机器视觉技术能够在很大程度上提高产品质量,提高工作效率。因此,我们要加大投入,提高重视程度,将机器视觉技术和机械制造自动化进行结合,在检测、测量、焊接等方面进一步使用机器视觉技术,进而改善传统机械制造过程中存在的瓶颈和相应问题,实现高效率产品加工,满足自动化机械制造条件。此外,在以后的制造中,我们一定要深入掌握机器视觉技术的应用原理,将不良因素降到最低,保证发挥机器视觉技术的价值,真正为机械制造自动化的发展助力。
参考文献:
[1]杨刚.机器视觉技术及其在机械制造自动化中的应用分析[J].科技创新与应用,2015(24):143-143.
[2]高衍庆.机器视觉技术及其在机械制造自动化中的应用分析[J].中国科技纵横,2017(21).
[3]刘贤清.机器视觉技术及其在机械制造自动化中的应用探讨[J].明日风尚,2017(3).