機(jī)器視覺技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用研究

李蘭

[摘? ? 要 ]現(xiàn)今，工業(yè)機(jī)器人制造技術(shù)日新月異，其機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用水平也在不斷加深。機(jī)器視覺設(shè)計制造發(fā)展迎來各式各樣的挑戰(zhàn)，當(dāng)視覺技術(shù)水平在迅速的發(fā)展著，若想在現(xiàn)今社會如此激烈的競爭下獲得一席之地，必須通過不停的提升自己的技術(shù)水平，應(yīng)用在各個生產(chǎn)領(lǐng)域中，為機(jī)器設(shè)計帶來更高的質(zhì)量等來進(jìn)行競爭力提升。因此本文對機(jī)器視覺技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用進(jìn)行深刻的探討。

[關(guān)鍵詞]視覺技術(shù);機(jī)器設(shè)計;應(yīng)用;設(shè)計制造

[中圖分類號]TP391.41;TP242.2 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）04–00–03

[Abstract]Today， industrial robot manufacturing technology is changing with each passing day， and the application level of its machine vision technology is also deepening.The development of machine vision design and manufacturing is facing a variety of challenges.When the level of vision technology is developing rapidly， if you want to gain a place under such fierce competition in today's society， you must constantly improve your technical level and apply it in In various production areas.Bring higher quality to machine design to enhance competitiveness.Therefore， this article makes a deep discussion on the application of machine vision technology in industrial robots.

[Keywords]vision technology; machine design; application; design and manufacture

我國的工業(yè)行業(yè)隨著工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用而迎來前所未有的生機(jī)，各項機(jī)器視覺技術(shù)在不斷精進(jìn)，先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用程度不斷加強(qiáng)。但仍然有些技術(shù)理論有待探討，工業(yè)企業(yè)必須重點關(guān)注現(xiàn)有機(jī)器視覺技術(shù)應(yīng)用的各項問題，技術(shù)應(yīng)用水平間接影響著機(jī)器人在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用成果。唯有提高應(yīng)用技術(shù)的水平、完善技術(shù)的使用，才能為工業(yè)企業(yè)帶來更好的完工質(zhì)量和效率。

1 機(jī)器人視覺技術(shù)的原理

運用智能機(jī)器設(shè)備和智能技術(shù)能夠進(jìn)行物品、環(huán)境、位置識別的技術(shù)就是機(jī)器人視覺技術(shù)。機(jī)器人能夠運用強(qiáng)大的計算模擬功能，讓機(jī)器能夠像人一樣多周邊事物進(jìn)行視覺反應(yīng)。對于接收到的外界要素精細(xì)分析，將數(shù)據(jù)進(jìn)行整合運算，最終結(jié)果反饋給機(jī)器人中的計算機(jī)。

這是通過視覺傳感器獲得的，可以應(yīng)用此技術(shù)在日常生產(chǎn)時對周邊進(jìn)行檢測、控制、觀測。對于傳統(tǒng)的視覺技術(shù)，往往是通過對識別物體的明暗度進(jìn)行分析，而不可通過距離的遠(yuǎn)近進(jìn)行分析。在現(xiàn)下的智能視覺識別技術(shù)中，已經(jīng)發(fā)展出較為先進(jìn)的三維機(jī)器人視覺識別技術(shù)，能夠通過視覺傳感器進(jìn)行圖像抓取上傳入計算機(jī)進(jìn)行分析。計算機(jī)通過對圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，反饋給機(jī)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)，最終完成視覺系統(tǒng)的運行。

2 機(jī)器視覺系統(tǒng)組成

2.1 光源

視覺技術(shù)的光源選擇需要被識別物品突出其明晰的特質(zhì)并讓其具有較高的穩(wěn)定性。同時光源的選擇中能夠不被識別物品的位置環(huán)境所影響，成相質(zhì)量要高。當(dāng)前的視覺系統(tǒng)中往往需要選擇的是紅色的LED光源，因其成像效果較好，價格較低，技術(shù)也相對成熟。

2.2 鏡頭

對于視覺系統(tǒng)的鏡頭參數(shù)要有合適的焦距、景深、DOF、視場等，能夠?qū)㈢R頭前識別的物品呈現(xiàn)出原有面貌。景深參數(shù)能讓視覺識別鏡頭能夠保持高分辨率。而視場攝像頭能夠擴(kuò)大視覺識別范圍目標(biāo)，因此在視覺機(jī)器技術(shù)設(shè)備的選擇中，需要關(guān)注鏡頭的各項參數(shù)，才能帶來更好的識別效果。

2.3 攝像機(jī)

機(jī)器視覺技術(shù)使用的攝像機(jī)在以往多為傳統(tǒng)的膠片，對于視覺識別的成果質(zhì)量沒有較大的保障，視覺識別能力較低。在現(xiàn)在的發(fā)展下，科學(xué)技術(shù)的使用也讓視覺攝像機(jī)有了較高的發(fā)展?，F(xiàn)有的攝像機(jī)多包含了固態(tài)傳感器，CCD圖像傳感器以其具有較小的體積、質(zhì)量等優(yōu)點，廣泛用于視覺識別攝像機(jī)中。

2.4 圖像采集卡

圖像采集卡在機(jī)器識別技術(shù)中是作為一個圖像信息采集、處理、分析的組成。能夠在計算軟件的幫助下，將采集到的識別物品圖像進(jìn)行處理分析并加以儲存。

2.5 圖像處理軟件

圖像處理軟件能將采集到的圖像進(jìn)行畫質(zhì)增強(qiáng)，將迷糊的畫質(zhì)進(jìn)行處理，并分隔分析，獲取識別物品圖像的特質(zhì)，提取特征。從而帶來更好的圖像處理效果。

2.6 計算機(jī)

計算機(jī)在識別系統(tǒng)運行時，需要使用計算機(jī)進(jìn)行最終處理，將前期的圖像數(shù)據(jù)整合，使用識別、圖像軟件等進(jìn)行處理。通過在機(jī)器人中安裝小型、微型的計算機(jī)處理器，能夠?qū)崿F(xiàn)較優(yōu)質(zhì)的視覺識別結(jié)果。

3 工業(yè)機(jī)器人的視覺技術(shù)定位應(yīng)用

當(dāng)機(jī)器人在進(jìn)行對物體的識別定位時，往往需要用到較復(fù)雜的技術(shù)和模式。在機(jī)器視覺技術(shù)運用中，對于機(jī)器人的定位模式有以下兩類。

（1）固定相機(jī)模式。

固定相機(jī)模式就是將識別相機(jī)、攝像頭等設(shè)置在設(shè)備上，不會與機(jī)器人共同移動，而是從左到右進(jìn)行圖像的抓取，對生產(chǎn)運行的工況進(jìn)行圖像分析，并糾正錯誤的生產(chǎn)進(jìn)行。將偏離的機(jī)器進(jìn)行圖像抓取分析，最終將其定位整改。在圖像的抓取過程中，需要相機(jī)先大概進(jìn)行拍攝定位，將數(shù)據(jù)傳送給視覺機(jī)器人，機(jī)器人能夠?qū)D像信息進(jìn)行精細(xì)的計算獲得精準(zhǔn)的物品方位和定位信息。這種模式能夠帶來更高的視覺識別穩(wěn)定性，能夠?qū)⒆ト〉降膱D像信息定位補正。通過計算機(jī)連接機(jī)器人的手臂進(jìn)行精確更正，能夠在工業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行機(jī)器生產(chǎn)偏差的修復(fù)，固定相機(jī)模式能夠?qū)⑾鄼C(jī)貼在固定設(shè)施上，根據(jù)實際的工況進(jìn)行位置的安裝。

（2）運動相機(jī)模式。

與固定相機(jī)模式不同，運動相機(jī)模式可以隨著機(jī)器手臂儀器一同移動，將相機(jī)安置在機(jī)器人的手臂上，能夠進(jìn)行移動捕捉定位工作。但與固定相機(jī)模式的功能相同，都是作為一個定位和抓取的機(jī)械設(shè)備，運動相機(jī)模式能夠與固定相機(jī)模式進(jìn)行合作配合。在生產(chǎn)管理中，兩種模式的結(jié)合能夠帶來更高的視覺識別效益，并且能夠給工業(yè)機(jī)器人帶來穩(wěn)定的識別成像。在模式選擇中，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該按照機(jī)器人的性質(zhì)和生產(chǎn)的特性合理選擇，讓機(jī)器人的視覺識別效益達(dá)到最大化，能夠讓視覺識別系統(tǒng)的安置和設(shè)計更加科學(xué)。在當(dāng)下，生產(chǎn)工程日益繁雜，需要視覺計算應(yīng)用與機(jī)器人的良好配合，才能讓智能化生產(chǎn)發(fā)展更上一層樓。

4 工業(yè)機(jī)器人的視覺技術(shù)識別應(yīng)用

現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)水平日新月異，工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)企業(yè)中不斷普及，各個企業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)仍在加速發(fā)展，以下是幾點工業(yè)機(jī)器人的視覺技術(shù)識別應(yīng)用。

4.1 零件識別

在工業(yè)生產(chǎn)建設(shè)中，工業(yè)機(jī)器人要對生產(chǎn)零件的模型、特征進(jìn)行辨認(rèn)，對材料進(jìn)行識別管理，此時視覺技術(shù)能夠帶來良好的識別效益。在視覺技術(shù)的識別工程中，可以對生產(chǎn)的零件長度、大小、面積、體積、數(shù)量逐一檢測，及時發(fā)現(xiàn)缺失的或者有瑕疵的零件。在工業(yè)生產(chǎn)中及時更換，如果使用的是人工識別，往往會帶來較多的遺漏和錯誤。人工檢測的數(shù)量往往低于工業(yè)機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)，只要設(shè)定好程序，工業(yè)機(jī)器人就能通過機(jī)器視覺技術(shù)自動化檢測，無需人為的操控，極大的降低了工業(yè)生產(chǎn)的人工成本以及時間成本。機(jī)器視覺技術(shù)能夠?qū)γ恳环萆a(chǎn)的零件進(jìn)行圖像的檢測抓取，用秒速進(jìn)行錯誤的發(fā)現(xiàn)并及時更換，極大的提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率，受到了廣大工業(yè)企業(yè)的應(yīng)用。

4.2 生產(chǎn)測量

對于工業(yè)企業(yè)而言，隨著我國人民生活質(zhì)量的提高和生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，訂單量不斷提高。隨著人民的需求日益增長，需要工業(yè)生產(chǎn)力的提升才能滿足當(dāng)下的發(fā)展需求。而傳統(tǒng)的生產(chǎn)尺寸測量中，需要繁雜的程序。但如果使用工業(yè)機(jī)器人，能夠通過視覺技術(shù)進(jìn)行檢測成像，通過智能化進(jìn)行檢測測量，為工業(yè)生產(chǎn)帶來較高效率的測量方式，減少了人工重復(fù)無意義的勞動和支出成本。

5 機(jī)器視覺技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用難題

在目前的工業(yè)生產(chǎn)運行下，機(jī)器視覺技術(shù)的發(fā)展仍舊面臨著許多阻礙，以下是其在工業(yè)機(jī)器人的幾點應(yīng)用難題。

5.1 技術(shù)研發(fā)資金投入缺乏

對于許多企業(yè)而言，由于規(guī)模較大，生產(chǎn)的工作量也隨之增加，這對工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)水平要求極高。也意味著企業(yè)需要投入較大的人力、物力、財力進(jìn)行視覺技術(shù)的研發(fā)。然而有些中小企業(yè)并沒有較多的資金能供其使用投入，導(dǎo)致有些企業(yè)偏向于選擇傳統(tǒng)成本較低的人工生產(chǎn)方式。由于資金的缺乏導(dǎo)致了工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)應(yīng)用停滯，不利于生產(chǎn)長期運轉(zhuǎn)的發(fā)展。而資金充裕的企業(yè)，在初步投入取得技術(shù)成效后，便以為已經(jīng)達(dá)到了建設(shè)目的，停止繼續(xù)投入，導(dǎo)致企業(yè)的機(jī)器視覺技術(shù)始終停留在初步階段。關(guān)于生產(chǎn)企業(yè)的工業(yè)機(jī)器人建設(shè)并沒有統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)模式，我國可借鑒的機(jī)器生產(chǎn)經(jīng)驗較少，這給企業(yè)帶來許多建設(shè)問題，因其沒有統(tǒng)一的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致企業(yè)對于機(jī)器使用方式較為盲目和出現(xiàn)錯誤等問題。

5.2 技術(shù)人才缺乏

當(dāng)下時代的發(fā)展中，對于高級的技術(shù)人才缺口較大，相關(guān)計算機(jī)和數(shù)據(jù)人才較為搶手，精通機(jī)器視覺技術(shù)和工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的人才寥寥無幾。同時許多工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)對資金投入較低，機(jī)器技術(shù)發(fā)展進(jìn)程較慢時，也間接導(dǎo)致了企業(yè)對于高級技術(shù)人才的不重視，沒有提供較好的薪資待遇，應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人維護(hù)視覺技術(shù)等工作都需要有高專業(yè)水平的人才。當(dāng)下復(fù)合型人才的匱乏，會使得工業(yè)機(jī)器人的視覺技術(shù)應(yīng)用難以高效發(fā)展，設(shè)備以及投入資金也無法得到很好的發(fā)揮。

6 機(jī)器視覺技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用發(fā)展對策

機(jī)器視覺識別技術(shù)應(yīng)該是工業(yè)生產(chǎn)中的重點應(yīng)用對象，其發(fā)展緊緊關(guān)系著我國工業(yè)機(jī)器生產(chǎn)的發(fā)展進(jìn)程，以下是幾點發(fā)展對策。

6.1 加大資金投入，完善工業(yè)機(jī)器人的視覺系統(tǒng)

在工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的各項要求中，機(jī)器視覺系統(tǒng)是必不可少的環(huán)節(jié)之一，這要求工業(yè)企業(yè)擁有較先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)水平，同時必須讓企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人員了解到技術(shù)應(yīng)用的重要性，保障工業(yè)機(jī)器人良好高效的運行，避免系統(tǒng)出錯等問題出現(xiàn)，給企業(yè)帶來生產(chǎn)風(fēng)險隱患。當(dāng)前發(fā)展下，我國的機(jī)器視覺技術(shù)仍然在不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)的自動化系統(tǒng)仍需不斷的改進(jìn)完善，才能日漸滿足企業(yè)日常生產(chǎn)需要，為自動生產(chǎn)帶來更高效的速度。

6.2 創(chuàng)建專業(yè)的人才團(tuán)隊

機(jī)器視覺技術(shù)應(yīng)用中面臨的難點之一就是技術(shù)人才的匱乏，因此，想要提高工業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量，必須創(chuàng)建出具有高水準(zhǔn)專業(yè)的機(jī)器技術(shù)人才團(tuán)隊，通過給予其較高的薪資水平，讓其能更好的為工業(yè)機(jī)器人發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

7 結(jié)語

技術(shù)問題應(yīng)該是當(dāng)下的工業(yè)制造企業(yè)的重點關(guān)注對象，“想要前行，技術(shù)先行”早在中國工業(yè)經(jīng)濟(jì)飛速的發(fā)展中得到應(yīng)驗。但工業(yè)企業(yè)的各項機(jī)器技術(shù)仍然有著很大一段的提升空間和發(fā)展?jié)摿?。機(jī)器視覺技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用水平間接決定著整體制造的成果質(zhì)量，只有不斷精進(jìn)機(jī)器技術(shù)應(yīng)用水平，減少工業(yè)制造的資源浪費和生產(chǎn)出錯率，才能讓企業(yè)的生產(chǎn)水平更加安全穩(wěn)定的發(fā)展。

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