机器视觉技术及其在机械制造自动化中应用的探讨①

魏耀武

摘要：近年来，经济的发展，促进我国科技水平的提升。随着社会进步与科技发展，机器视觉技术被广泛运用在机械制造自动化当中，并且对提高机械制造自动化水平产生着重要作用。本文就机器视觉技术及其在机械制造自动化中应用展开探讨。

关键词：机器视觉技术;机械制造行业;自动化

引言

有些企业开始以人的思维模式过程为基础，研发出人工智能的软件或机器设备;有些企业则选择将人类的外部感官作为研究对象，制造出机械臂、机械眼睛等等，所以机器视觉技术的发展对于机械制造行业非常重要。

1 机械视觉技术特点概述

机械视觉技术经过摄像机把实际事物的图像输入到处理中心当中，之后研究与分析图像亮度和颜色，之后把这些信息转变成数字信号，这样可以保证其内部特征被计算机电脑端所识别，最后把检查得到的结果告诉操作人员，保证检测作业拥有现实作用。根据技术特征分析，机械视觉技术的测量精准程度比较高，其工作质量高，可以长时间处在作业状态当中，根据数据信息系统的实际环境，避免出现数据遗忘的现象。

2 在机械制造自动化的工作中加入机器视觉技术的应用

2.1机械工件检测应用

机械视觉技术能够通过摄像机色差等功能，对部件表面的缺陷有效检测，以便为工件质量的评定提供参照。期间，机械加工、内燃机、摩托车等汽车制造业的生产方式通常为大批量机械生产，由于配件的数量过于庞大，采取传统的人工检测方式势必会造成检测效率下降，并且在人工成本的损耗方面，也无法贴合现阶段企业经济性发展需求。而站在机械配件的检测质量角度来看，人工检测工作由于检查人员素质水准参差不齐，且在长时间工作中出现疲劳与视觉分辨率下降等问题，同样极易影响产品的质量，导致企业市场经济竞争力无法被保障，同时对机械工件的使用也埋下了故障隐患。机械视觉技术的有效利用，一方面能够有效解决人工检测素质不足的状况，通过相对完善且严谨的控制参数，凭借智能计算机与自动化识别系统对部件表面有效探测，由此得出更加详细的数据列表，为检测结果的准确性和企业发展的经济性提供了保障;另一方面技术应用能够将检测数据准确体现在计算机控制端，确保制备流程能够有效参照，这同样为配件质量水准的提升提供了拓展平台，同时巩固了企业在市场环境中的竞争地位。例如，在连杆结合爆口检测工作开展时，通常破口长度不超过2.5mm或面积不超过3mm2则能够视为合格，若是人工进行检验，则其中数据偏差极难被细致核查，而机械视觉检测系统的有效利用，却能够对破口区域的光反射进行收集，以此通过摄影机转换为电能信号，并通过相应处理元件为计算机系统提供数据结果，如此便更直接的了解配件详情，也保障了检测工作的质量。现阶段，国外在机械视觉技术方面的應用已经通过激光等技术措施达到了非常先进的水准，更在机械加工与汽车等精细化制造行业有了大范围的应用，不但取得了配件加工质量的保障，同时更有效降低了产品的成本消耗，为后续行业科学化体系构建打下了扎实的系统基础。

2.2机械工件测量应用

第一，机械视觉技术主要利用参照物和间距之间的比较，对某些零部件使用精细化测量方法，相关检测系统包含三个，分别是计算机系统、摄像头系统以及光学系统，其工作原理是利用测量部件在平行光当中呈现的具体投影，使用显微光学镜仔细检查部件的轮廓，并且把获得的数据信息经过放大之后输入到计算机当中，这样便可以获得成像数据信息，获得此轮廓的实际位置，为了得到更加精确的参数，只要将部件在摄像头的范围中进行引动，便可以保证数据信息测量的精准性以及可靠性，该系统被充分运用在大批量部件生产作业的测量过程中，根据体积比较小的部件进行测量的时候，具备十分明显的优点。第二，机器视觉技术可以预调以及测量工件。在传统测量过程中，经常使用光学投影展开准确定位，利用光栅数显表可以把其具体读数测量出来，此技术的要求比较高，消耗了更多的人力，但是很难保证其工作效率。而新型预调测量设备的使用，把传统测量手段和机械视觉技术整合起来，也就是说，在光栅技术前提下增添相应的自动化技术、机械视觉技术以及计算机技术，转变了传统的预调测量手段，让其操作程序更加简单，这在很大程度上提升了作业质量与效率，保证了测量作业的精准性、真实性以及可靠性。第三，机械视觉技术被运用在逆向工程项目当中工件测量。此工程项目指的是使用测量设备展开定制工件的测量作业，依照相关数据信息建立一个完善的三维坐标图，之后利用CAD/CAM加工图像，最终使用CNC加工机建立相应模型。数据信息的精准性对模型质量产生着最为直接的影响，其在逆向工程当中产生着非常重要的作用。随着我国社会进步与科学技术的发展，机器视觉技术被广泛运用在工件测量作业过程中，也就是现阶段的轮廓测量技术，此技术得以形成的前提条件是三角方法，使用线结构光测量工件的具体轮廓。让工件的表层出现不一样的条纹，分析工件表层的轮廓。与此同时，使用CCD社区图像的时候，通过三次信号的运转之后才能存储，分别是视频、模拟以及数字三种信号。之后把保留的信息传送到监视器当中，利用计算机技术处理相关图像，最终便可以得到一个工件模型图。第四，计算机视觉技术被广泛运用在工件磨损的测量作业过程中，某些部件在不同因素的影响之下，经常发生磨损现象，一般情况下，要想保证其检修作业的正常展开，应做好针对性的检测以及评估作业，只有这样，才可以保证零部件的使用与工业发展实际要求相符。然而，在具体情况当中，把高速切割机当做例子，需要将刀具拆除，才可以展开检测作业，这样一方面提高了检测作业的困难程度，另一方面为检测作业的顺利进行增添了更多的风险问题。所以机械视觉技术在工件损坏测量作业当中的额广泛运用，可以节省道具拆卸与安装的环节，不断优化检测程序，防止零部件出现二次伤害。

2.3焊接机器人应用

许多零件的磨损度由于各方面原因不能进行测量，所以在机器人焊接过程中，加入机器视觉技术。这是一种利用射线探伤仪器、红外线摄像仪器、CCD摄像仪器等增加机器人焊接的视觉能力，帮助焊接机器人提高焊接的质量。视觉能力由一维、二维、三维这3种传感组成。对一维传感的组件进行检测有一个或者多个的接收光电单位;二维传感就是利用电力设备或者机械设备对零件进行平面扫描;对多个一维传感和二维传感信息进行信息处理及整合，可以得到三维传感。因为焊接工作的危险性较大，容易对施工人员的生命安全产生威胁，所以只能利用焊接机器人进行工作，不能人为操作。但是现阶段，拥有机器视觉技术的焊接机器人不能实现大规模的应用，其技术还有许多需要完善和研究的问题，科学技术人才要帮助机器人进一步实现实时同步、可靠、智能、可控制能力及焊接精准度的全面提升，实现机械制造行业全面自动化的理想化工作状态，推动我国制造行业的不断发展。

结语

机械视觉技术术被广泛运用在机械制造自动化当中，一方面保证了机械数据信息的收集和处理质量，为我国机械制造自动化的快速发展奠定了良好的参数条件，另一方面可以为其他新型产业的发展打下基础，利于未来的新兴科学技术的快速发展，因此，相关人员要掌握机械视觉技术相关知识，只有这样，才可以保证我国机械制造产业的健康可持续发展。

参考文献：

[1] 何勇.机器视觉技术及其在机械制造自动化中的应用[J].科学技术创新，2016.

[2] 李仁杰.机器视觉技术及其在机械制造自动化中的应用[J].科学技术创新，2016.

（作者单位：河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心）