探究機器視覺技術在機械制造自動化中的應用

宋清龍

（德州職業(yè)技術學院，山東德州 253034）

0 引言

替代人工操作是機器視覺技術最大的優(yōu)勢，能夠減輕工作人員的勞動強度，實現(xiàn)機械制造質量、效率的大幅度提升。在自動化制造環(huán)節(jié)中，機器視覺技術尤為關鍵，能夠達成提高效率、節(jié)約成本等目標，為機械制造企業(yè)的長遠、穩(wěn)定發(fā)展起到一定的推進作用。對機械制造自動化中機器視覺技術的應用策略展開探索，是當前相關從業(yè)人員著重考量的問題。

1 機器視覺

1.1 機器視覺技術

機器視覺技術是利用機器代替工作人員的眼睛，來測量、評判工件、零部件的一種技術，通過計算機技術對工件、零部件展開三維立體式的識別、測量，將傳統(tǒng)的實體工件、零部件轉化為視頻、圖像等視覺感官信息處理[1]?？闺姶拍芰?、噪聲小、速度快、靈敏度高是此技術最大的優(yōu)勢，能夠在機械自動化制造中得到廣泛應用，減輕工人的勞動強度，全面提升制造質量和效率。

1.2 原理及組成

機器視覺技術存在特定的工作體系，主要由光敏傳感器、信息傳送器、信息顯示器、打印機、計算機、圖像采集裝置、攝像分揀機構、光源等8 個部分組成[2]。在實際運行該體系時，圖像攝取裝置采集的圖像信號經數字化處理和傳輸，由影像處理系統(tǒng)將對比度、亮度、顏色、像素等分布差異作為依據，轉變?yōu)楦庇^的數字信號，為相關工作人員的評估、判斷帶來便利。

2 在機械制造自動化中的應用

2.1 精確測量

以往采取的人工測量形式，極容易受到外部因素的影響，無法保障測量的精確性，造成機械制造的效率無法得到保證[3]。應用機器視覺技術，能夠有效確保測量的精密性，其在機械制造相關行業(yè)中發(fā)揮出的作用不可小覷。機器視覺技術的光學、處理系統(tǒng)保證了測量和精準定位能力，通過檢測部位、顯示鏡勾勒的方法，做出全面、整體的描繪，獲取更真實、精確的數據信息。同以往采取的人工作業(yè)方法相比，更具實用性。精確的數據、信息能夠確保機械制造的順利開展，精準實現(xiàn)標準要求。機器視覺技術可以對誤差做出精準測量與控制，通過重復、反復、多次的測量，實現(xiàn)數據、信息的精準獲取。

模擬式的測量工作如果使用傳統(tǒng)的人工測量，極有可能造成差錯，所獲取的數據、信息也無法保障精確性，會由于各種因素的影響造成測量失誤。例如，模擬測量某一物體時，工作存在復雜性、繁瑣性，也會不斷增加諸多不確定因素；運用機器視覺技術能夠保障測量信息、數據的精確性，保障測量工作更具效率性，還能夠通過計算機技術的合理、充分運用，實現(xiàn)數學模型的模擬建設，依靠數學模型監(jiān)督、管理工作，實現(xiàn)數字化作業(yè)。

光學投影的測量方法存在眾多問題，會影響到測量的準確性，并對工作人員提出極高要求，需要更大的資金成本投入。機器視覺技術能夠有效改善傳統(tǒng)光學測量的不足，簡化步驟，獲取更具意義、價值、準確性的信息、數據，提高測量的質量和效率，實現(xiàn)工作的準確性、便利性[4]。西方國家對于機器視覺技術中的激光機器視覺檢測系統(tǒng)已經熟練應用，并在電子生產、汽車制造、機械加工等眾多行業(yè)領域中廣泛使用。

2.2 機器人自動焊接

在我國許多的行業(yè)領域中，機器視覺技術正發(fā)揮著極其關鍵的作用，如提高自動焊接的作業(yè)效率和作業(yè)安全。圖像采集軟件是機器視覺技術的核心，可以保障機械制造自動化更加便捷，實現(xiàn)制造效率、質量的整體提升[5]。在焊接作業(yè)中，機器視覺技術能夠檢測熔池形狀、控制熔透等，確保焊接工作的順利、正常進行，并為后續(xù)的制造工作打下扎實的基礎。我國的航天、汽車等行業(yè)領域中，對機器視覺技術的使用最為廣泛，也對機械制造提出更高的要求、標準，制定了相應的標準、規(guī)定，需嚴格遵守，任何細微失誤都會造成最終的結果無法體現(xiàn)標準狀態(tài)。機器視覺技術在焊接過程中起到不可忽視的重要作用，可以確保機器人逐漸替代人工的焊接操作，提高焊接精度。使用機器人焊接可以減少安全事故的發(fā)生，確保工作人員的生命安全與生產安全，完善人工操作存在的不足與漏洞。例如，在較為極端的環(huán)境中，人工無法開展的操作可以通過機器視覺技術獲取三維的信息、數據，并且高效整合所獲取的數據、信息，成為機械制造自動化的支撐，實現(xiàn)制造工作的正常開展[6]。

2.3 器件檢測

機器視覺技術可輔助定位工作，利用CCD 攝像機獲取的圖像，能夠高效監(jiān)測工作的時間、環(huán)境等，發(fā)揮強大的器件檢測功能，準確定位各零部件的位置。例如，使用高像素的CCD 攝像機，可以將定位范圍控制在0.1 mm 內，其輔助作用在機械制造自動化上得到良好發(fā)揮[7]。工件檢測工作十分關鍵，精確的檢測可以保障制造作業(yè)的精確性和嚴密性，不僅關聯(lián)機械制造的生產安全，也能夠保障機械的順利運行。目前機械制造自動化中存在重數量、輕質量的情況，部分工件的質量無法得到保障。不合格的工件會造成整體制造的機械成品質量不佳，對機械制造自動化產生阻礙。如果采取人工檢驗方式，會造成眾多錯誤，導致工作效率不高，而在檢測中應用機器視覺技術，能夠發(fā)揮出以下優(yōu)勢：①提升工作效率和質量，提升人工檢測的準確度；②在人工主導的前提下，完成人工無法完成的工作；③深入、細致發(fā)現(xiàn)內部存在的問題，找尋解決、處理方案，提升制造安全性；④在檢測期間建立數學模型，為制造工作帶來更大的便利。

機器視覺技術可以滿足眾多領域的需求，如汽車行業(yè)通過機器視覺技術擺脫了傳統(tǒng)制造形式的束縛，節(jié)約財力、物力、人力，提升了汽車的制造效率[8]。機器視覺技術可以采集更為精準的數據、信息，通過檢查結果的精準性，大幅度提高制造的質量、效率。

3 結束語

機器視覺技術在機械制造自動化中應用已十分廣泛、普遍，解放勞動力、降低勞動強度、保證制造效率、提升工作質量的作用明顯，極大地推進了機械制造的發(fā)展。相關從業(yè)人員必須要深入研究機器視覺技術在機械制造自動化中的應用策略，確保其得到合理、有效運用，在推動機械制造業(yè)長遠、穩(wěn)定發(fā)展的同時，實現(xiàn)社會經濟進步。