视觉监测系统在分拣机械装置中的应用分析

漆在林

（湖南交通工程学院，421000，湖南衡阳）

1 视觉监测系统发展现状

所谓视觉监测系统，实际上是应用机器视觉技术而衍生出来的完整系统操作模式，其主要作用是对实物进行识别和监测。机器视觉技术最早起源于1950 年代，其主要作用是识别统计，直到1960 年代，开始逐渐出现了实物空间或形状的描述识别。而当前随着图像传感器及数字接口的出现，机器视觉技术越发完善，在其带动下，逐渐形成了更为完整的系统操作模式，是相对于原有技术更为轻便、成熟的存在形式——视觉监测系统。

视觉监测系统伴随着我国科学技术的进步而不断地完善。近年来，我国在机器学习领域处于高速发展的阶段，各种各样的新型算法的出现，提高了视觉监测系统的识别准确性和高效性。例如，基于Matlab 软件的神经网络算法，采用这种新算法重新搭建的视觉监测平台，有效地提高了机械的识别和监测效率[1]。

2 分拣机械装置的组成及技术应用

应用视觉监测系统的分拣机械装置，能够在进行一些高危工作或大批量工作时代替人工操作，将人工从繁琐或高危的工作中抽身出来，不仅带来工作的高效，更有益于人工的安全，是符合未来工业发展要求的。

2.1 分拣机械装置的组成

分拣机械装置主要由图像获取、数据处理、信息监测及机械执行等多个模块组成。分拣机械装置通过视觉传感器获取外界环境中的二维图像，并将其转化为数字信号，传输至数据处理模块，通过与内部的算法相结合并进行处理，产生处理结果，发送控制信号给机械执行机构，来完成对产品的分拣操作。

采用这种分拣操作形式，其效率远远高于传统的人工操作。其通过机械拍摄获取的原图，与计算机提前设定好的关键特征进行比较，来分析产品的质量状态。通过这样的分析之后，系统给机械执行机构返回相对应的控制信息，来控制最终分拣装置的执行，实现筛选分拣功能。例如，对于一些尺寸不足、表面存在缺陷的产品，通过机器的识别监测，将其从批量产品中筛选、分拣出来。不仅如此，在分拣机械装置中引入视觉监测系统，为一些快递包裹或食品等的分拣提供了极大便利，通过信息监测，进行实时的数据统计、分析，提高产品生产效率。所以说，应用视觉监测系统，极大程度上减缓了人的工作压力，提高了产品生产效率，也避免了其他因素对生产效率的影响。

2.2 分拣机械装置中关键技术方法的应用

实际的分拣机械装置包含了大量实现操作的关键技术，这些技术是分拣机械装置产生有效作用的关键部分。

目标识别技术，是分拣机械装置中的一类关键技术。其作为视觉监测系统的基础部分，主要是依靠不同的算法对于图像进行轮廓提取和特征分析对比。例如，在进行果蔬产品的分拣时，通过对其轮廓的提取和关键特征的匹配分析，来提高果蔬的分拣质量。

目标标定和跟踪技术，是针对目标物体在不同的运动状态下，分拣机械装置获取目标图像信息的一类技术手段。当既定的目标对象为静态时，采用的是目标标定技术，此时的分拣机械装置能够根据与实物的相对位置来改变自身的运动轨迹，来获取图片信息。而当既定的目标为动态时，采用的是目标跟踪技术，因为在动态下，对视觉监测装置的稳定性要求相对较高，而目标跟踪技术，就能够根据随机运动的物体，预测下一时刻的位置，这为动态图像的获取提供了更高的精确性。

分拣执行器运动轨迹的规划，是分拣机械装置有效分拣的关键部分。在进行目标分拣的过程中，为了防止分拣装置因轨迹的不一致而造成目标碰撞等问题，越来越多的学者开始不断研究更好的轨迹规划方式，现今常用的轨迹规划方法有多项式插值法、摆线法等。

3 视觉监测系统在产品分拣装置中的应用分析

基于视觉监测系统的产品分拣装置的应用，可以替代人工从事一些相对复杂的工作。现今，其开始被不断地应用于农业、工业等行业。

3.1 在果蔬类分拣装置中的应用

中国作为农业大国，拥有着丰富的果蔬资源，对果蔬的处理不及时，就会出现腐烂、存储时间短等问题。这类问题的产生，就促使在农业生产过程中，要尽量减少相关作业处理的时间消耗，尽可能延长果蔬的保鲜时间供居民消费。而为减少不必要的时间消耗，在现代农业果蔬处理中采用了分拣机械装置，能有效解决这类问题。

对于这类分拣装置，其主要是通过视觉传感器，来收集果蔬的各种图像信息，再将其传输至数据处理模块，进行图像信息的分析处理，最终将分析结果的控制信息传到并联机械手中，让其进行最终的结果处理。

对于末端执行器的选择，需要结合实际处理目标物体的特征，来选择不同的机械设备。例如，对于果蔬分拣装置的执行器，通常会采用基于Delta 机构原理制造的并联机械手，因为其在选材、设计上都能更好地解决分拣效率低等问题。

3.2 在机械零件分拣装置中的应用

对一些机械零件类的分拣，是现代工业中十分必要的环节。现今出现了越来越小的机械零件，对这些零件的处理常常会带来更多的人力需求。不仅如此，分拣这些零件具有繁杂、琐碎且不易区分等的困扰，也给操作人员带来了极大的区分麻烦。但采用机械分拣的方式，不仅省时，还能省力，减少了人员的压力。这种分拣方式，与果蔬类有着很大的相似之处，其主要是通过视觉监测系统，将二维的实物影像作为信息，输入计算机中的数据处理模块，实现信息数据的分析处理，再将其传送至执行部分。这样通过一系列的图像获取、图像处理和分析、输出或显示等处理，不仅实现目标物体的分拣，更多的是减轻了人工操作的压力，符合未来工业发展的要求。

而对于这类末端器械，通常采用具有两平动自由度、轻型的并联机械手[2]。对于这类执行器，其主要是满足高精准控制的需要，这一点是与机械类零件的分拣要求相互契合的。

3.3 在灯器类分拣装箱装置中的应用

灯器类作为易碎产品，在装箱和挑选合格产品的过程中，是不易保存的产品，所以，在生产过程中，对人工的需求量相对较大。不仅如此，在实际的生产过程中，分拣和装箱是两个分开操作的过程，这样不仅增加了辗转的工作流程，而且也提高了其损坏的几率，这种状况也就逐渐成为了产量效率相对较低的重要影响因素。

但随着我国科学技术的发展，出现了一种新型的基于视觉监测系统的分拣装箱装置。其工作流程与大多只有分拣的过程稍有不同，增加了一个装箱的过程。其通过视觉监测系统的监测筛选，先辨别灯器的质量是否合格，然后将合格的灯器通过末端的执行器，将其放置在质量要求过关的箱中，最终完成分拣和装箱的整个过程。这类新型的分拣机械装置不仅具有结构简单、集成度高等特性，而且应用这类装置，还缩短了灯器类产品的生产周期，大大提高了生产效率。

4 总结

视觉监测系统在分拣机械装置中的应用是相当广泛的，其具有的特点或特性，不仅减少了大量的人力和物力资源，而且极大地提高了生产效率。这对于企业来说，无疑是一种提高经济效益的有效方式。