浅谈机器视觉技术在自动化制造业中的应用

吴继方（邵阳学院机械与能源工程系，湖南　邵阳　422000）



浅谈机器视觉技术在自动化制造业中的应用

吴继方
（邵阳学院机械与能源工程系，湖南邵阳422000）

摘要：随着机械制造行业智能化和自动化的程度也来越高，对机器视觉技术的依赖更加密切，导致了机器视觉技术的应用领域扩大化，对该技术的要求也更加严格和健全，有力的推动了该技术的发展。本文简述了机器视觉技术，同时，从检测、精密测量等几方面着手，深入探讨机器视觉技术在自动化制造业中的运用，做出详细的科研分析，为广大学者们对机器视觉技术的探究提供参考。

关键词：机器视觉技术；自动化制造业；应用

0　引言

科学技术的日夜成熟有效提高了机械制造水平，在该行业中逐渐引用红外线成像技术和视屏技术已经形成了一定的规模，也为机器视觉技术的诞生和不断发展奠定了基础，使用该技术可以取缔人工对物象的识别工作，提高测量精密化程度，受环境影响显著的工作场所中对物象识别实现人工监控难度太高，而应用机器视觉技术进行物象识别非常便捷，也可以弥补人工监控的种种缺陷，有效的提高工作效率，降低劳动强度和节约人力资源，是目前机械制造行业中最前沿研究和探讨的新技术。

1　在工件检测中的应用

针对零部件表面的各类缺陷，可以采用机器视觉技术进行探测。在批量生产的机械行业，如机械加工、汽车制造等，用机器视觉技术代替人工会显著地降低检测误差，增强检测结果的准确率，有效提高产品质量。连杆结合面爆口检测作为很典型的示例，在其结合面任意方向上的线性破口长度要求小于等于2mm，结合面的破口面积要求小于等于2.5mm2。假定照射形状为方形，在工件破口区域运用机器视觉技术，该系统对其破口处进行LED漫反射照射，通过光电耦合元件CCD元件将反射图像的光信号转化为电信号，处理系统对LED漫反射照射所得的图像和转化而成的图像电信号进行综合分析计算，得出精确的测量结果。以标准工件为参照物，对其利用机械视觉技术进行检测，检测数据作为机械视觉系统的数据标准，对灰度二值化光源和阔值进行设定，然后开始待测工件检测。

2　在工件测量中的应用

（1）应用机器视觉技术对零部件进行精密检测，检测系统由计算机处理系统、CCD摄像头和光学系统组成，其工作原理是在待测量零部件表面用平行光束进行照射，反射光作为光源，用光学显微镜将零部件的轮廓进行放大，通过CCD摄像头成像，然后将成像数据输入计算机处理系统进行分析处理，完成对零部件轮廓的精确定位。针对位移量的获取，只要将检测零部件移动后，再重新进行测量，两次测量结果之差就是其位移量。被测零部件的两条轮廓线在测量过程中出现在相同的成像之中，则该位移量就是该轮廓线的实际尺寸。应用这个系统对形状简单、体积小、成批生产的零件进行检测具有显著的优越性。

（2）工件的预调测量中完全可以利用机器视觉技术进行测量。传统的工件预调测量是利用光学投影进行定位，测量数据通过光栅数显表显示，这种测量方法对人员的技术要求较高，同时需投入大量的人力，使得工作效率无法提高。新式预调测量仪是在传统的光栅测量技术基础上引进了自动控制技术、机器视觉技术及计算机处理技术，也就是该测量仪将机器视觉技术和以往的工件光栅测量技术进行了组合，打破了陈旧的工件预调测量模式，对操作流程进行了优化，对工作效率和测量精度的提高非常显著。

（3）逆向工程中的工件测量。快速轮廓视觉测量技术是指在逆向工程工件测量中使用机器视觉技术，以三角法为根基，应用线结构光对工件表面轮廓加以测量。将平面条纹结构光投射到工件的需测表面，产生不同形状的条纹，从而进行工件表面轮廓分析。然而，在工件表面条纹图像摄取时，CCD必须经过视频信号转化为模拟信号，然后将模拟信号转化为数字信号的过程之后才进行数据保存。同时在监视器中输出相关信息，通过计算机处理系统实现图像处理，最后得到工件模型图。

（4）对工件的磨损程度也能利用机器视觉技术进行测量。在测量工件磨损度的时候由于存在较多的限制因素而无法进行，比如测量高速旋转切削刀具的磨损度时必须取下刀具，那么在这种情况下测量难度增加。因此，利用机器视觉技术测量刀具的磨损度，避免了刀具的拆装工作，使测量过程简化便捷。

3　在焊接机器人中的应用

在机械人焊接作业中应用机器视觉技术，其原理是通过利用X光探伤仪、红外线摄像仪和CCD摄像机等先进技术让焊接设备设施拥有视觉功能，有助于提高焊接质量。视觉功能分为一维传感、二维传感及三维传感三种，一维传感为单光电体，即其检查组件由一个或多个光电接收单位；二维传感是利用电或机械扫描的手段获取平面成像；三维传感是通过对诸多的一维或二维传感信息数据进行综合处理所得。在焊接施工中存在诸多的作业无法由人工完成，在部分环境中也无法用人工进行施焊。比如存在核辐射的环境中，水下等环境中的施焊作业。在焊接领域利用机器视觉技术，避免了人工施焊过程中存在的各类问题，同时对焊缝熔池数据实现实时提取并进行分析，以获得焊缝图像。能够预先对焊接性能、结构和组织进行分析处理，保障焊接质量。

4　结语

结合上述概述，随着机械制造行业智能化和自动化的程度也来越高，对机器视觉技术的要求也越来越高，有效的促进了机器视觉技术的高速发展。对该项技术的研究探讨，已经引起了诸国的高度重视，投入了大量的人力、物力和资金。建立在如此发展形式之下，数据采集、分析、处理和对比已不再是该技术发展终点，机器视觉技术应该紧密结合自动化，同时在机械制造行业技术的发展和进步过程中，实现机械制造智能化的最终发展目标。

参考文献：

［1］郭联金，朱日龙，杨国卿.浅谈机器视觉技术在自动化制造业中的应用［J］.机电一体化，2015（08）.

［2］王洪涛.浅析机器视觉技术在机械制造自动化中的应用［J］.电子制作，2012（11）.

［3］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（08）.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.216

作者简介：吴继方（1990-），男，湖南新化人，本科，研究方向：机械设计制造及其自动化。