摘要：機(jī)器視覺(jué)技術(shù)和機(jī)械制造自動(dòng)化關(guān)系密切，制造業(yè)的不斷發(fā)展，需求不斷提高，給機(jī)器視覺(jué)技術(shù)發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇，長(zhǎng)此以往，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)會(huì)從原先的采集—分析—傳遞—判斷逐漸拓展到其他更為開(kāi)放領(lǐng)域。未來(lái)機(jī)械制造自動(dòng)化將和機(jī)器視覺(jué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)有機(jī)融合，且在不斷發(fā)展的科學(xué)技術(shù)影響下，機(jī)械制造將實(shí)現(xiàn)智能化。

　　關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺(jué)技術(shù)、機(jī)械制造、自動(dòng)化、應(yīng)用

　　1.機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用原理與組成

　　機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的工作系統(tǒng)比較獨(dú)特，系統(tǒng)中包括多項(xiàng)組成部分，如打印機(jī)、計(jì)算機(jī)、攝像分揀機(jī)構(gòu)、信息顯示器等等。圖像攝取裝置可以將實(shí)物轉(zhuǎn)化為圖像，并將圖像轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像信號(hào)，然后利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)的傳遞，再利用影像處理系統(tǒng)進(jìn)一步處理圖像信號(hào)，根據(jù)圖像顏色、像素、對(duì)比度等差異，使其轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，為操作者對(duì)物品的判斷和評(píng)估提供便利。

　　隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步，機(jī)械設(shè)備的數(shù)量在不斷增多，且使用范圍在不斷擴(kuò)大。目前，許多機(jī)械已經(jīng)能夠代替人工勞動(dòng)力完成產(chǎn)品、器件的測(cè)量與加工。利用機(jī)械進(jìn)行改造與生產(chǎn)，能夠在很大程度上提升生產(chǎn)效率，并且降低投入成本，從而改善制造業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在生產(chǎn)流水線中，由機(jī)器進(jìn)行測(cè)量、檢測(cè)等工作，即機(jī)器視覺(jué)技術(shù)。通常，制造業(yè)對(duì)產(chǎn)品有很高的要求，尤其是測(cè)量工作，往往需要精確到毫米，甚至微米。所以，人的肉眼難以滿足制造業(yè)產(chǎn)品測(cè)量對(duì)精確度的需求，需要利用計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)就有效解決了測(cè)量難題，不僅測(cè)量精確性上升，還能快速、高效的測(cè)量大量產(chǎn)品。此外，一些產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)境十分惡劣，不適合人工生產(chǎn)和操作。此時(shí)，可以利用機(jī)械來(lái)完成生產(chǎn)和信息的采集，機(jī)械采集信息之后，再由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理，從而有效降低人力成本的投入。由于該技術(shù)具有便捷、高效。持久等特點(diǎn)，目前已經(jīng)在產(chǎn)品制造監(jiān)測(cè)、檢驗(yàn)、質(zhì)量控制等環(huán)節(jié)廣泛應(yīng)用。

　　2.機(jī)械制造自動(dòng)化中的應(yīng)用

　　機(jī)械視覺(jué)技術(shù)在機(jī)械制造自動(dòng)化中的應(yīng)用有很多方面，本文主要從工件監(jiān)測(cè)、工件測(cè)量以及焊接機(jī)器人三個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行分析。

　　2.1在工件檢測(cè)中的應(yīng)用

　　眾所周知，與現(xiàn)代化自動(dòng)監(jiān)測(cè)模式相比較，傳，統(tǒng)的檢測(cè)模式需要人工的參與，有的甚至是純手工監(jiān)測(cè)，人為的手工監(jiān)測(cè)不僅工作效率低下，浪費(fèi)了大量的任人力物力，更重要的是，人為的檢測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)的不準(zhǔn)確，存在較大的誤差。此外，也沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)控參數(shù)得不到統(tǒng)一，進(jìn)而機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量參差不齊。值得一提的是，人為的在對(duì)工件進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，監(jiān)測(cè)質(zhì)量還受到工作時(shí)間的影響，工人在長(zhǎng)時(shí)間的工作中會(huì)出現(xiàn)視覺(jué)疲勞的現(xiàn)象，進(jìn)而影響工件的檢測(cè)質(zhì)量。

　　2.2工件測(cè)量

　　2.2.1零件的測(cè)量

　　檢測(cè)系統(tǒng)主要分為計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)以及CCD攝像頭，利用其照射平行光束于需測(cè)量零件，從而提供光源，通過(guò)顯微光學(xué)鏡來(lái)將零件邊緣輪廓進(jìn)行放大，從而確定零件邊緣輪廓的具有位置。如果想得到位移量，則把測(cè)量?jī)杉灰坪笤贉y(cè)量即可，得出兩次結(jié)果之差，如果測(cè)量時(shí)，所測(cè)零件的兩條邊緣輪廓線在相同成像內(nèi)出現(xiàn)，那么這一位移量及時(shí)所測(cè)零件對(duì)應(yīng)尺寸。這一系統(tǒng)在測(cè)量檢查數(shù)目較多的生產(chǎn)零件，尤其是一些體積相對(duì)較小，形狀較為簡(jiǎn)單的零件進(jìn)行測(cè)量檢查時(shí)優(yōu)勢(shì)較為明顯。

　　2.2.2工件預(yù)調(diào)測(cè)量

　　在工件預(yù)調(diào)測(cè)量中，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)作用十分明顯。新型預(yù)調(diào)測(cè)量?jī)x器從一定意義上來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)預(yù)調(diào)測(cè)量?jī)x器和當(dāng)前較為常見(jiàn)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)整合，改變了原先預(yù)調(diào)測(cè)量中要求人力及水平高的缺點(diǎn)，促進(jìn)了工作效率的提高，在一定程度上節(jié)約了人力資源，操作過(guò)程進(jìn)一步簡(jiǎn)化，和現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展要求更為相符。

　　2.2.3逆向工程中的工件測(cè)量

　　當(dāng)前科技不斷發(fā)展，在逆向工程工件測(cè)量過(guò)程中，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，也就是快速輪廓視覺(jué)測(cè)量技術(shù)，這一技術(shù)以三角法作為建立基礎(chǔ)，通過(guò)線結(jié)構(gòu)光來(lái)對(duì)工件表面輪廓進(jìn)行測(cè)量。將平面條紋結(jié)構(gòu)光投射于工件表面中，從而產(chǎn)生了不同條紋變形，分析表面輪廓變化。CCD來(lái)攝取條紋圖像時(shí)，需通過(guò)3次信號(hào)轉(zhuǎn)后才得以保存，經(jīng)由視頻信號(hào)、模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)。并把存儲(chǔ)信息向監(jiān)視器傳輸，采取計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)來(lái)對(duì)圖像急性處理，從而得出工件模型圖。

　　2.2.4磨損度的測(cè)量

　　在機(jī)械制造過(guò)程中，測(cè)量磨損度也十分關(guān)鍵。許多機(jī)械設(shè)備工件因未能對(duì)因素充分考慮使測(cè)量磨損度進(jìn)展困難，例如在對(duì)切割機(jī)磨損度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，因這種機(jī)械設(shè)備攜帶有利刃，對(duì)其測(cè)量需要把有關(guān)刀具進(jìn)行拆除，在一定程度上增加了測(cè)量的難度。為盡量減少出現(xiàn)這種情況，需要按照有關(guān)機(jī)械設(shè)備具體情況來(lái)選取相應(yīng)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)來(lái)對(duì)磨損度進(jìn)行測(cè)量，盡量使測(cè)量中所需考慮因素減少。

　　2.3應(yīng)用在焊接機(jī)器人當(dāng)中

　　將機(jī)器視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用在焊接機(jī)器人當(dāng)中，主要指的是通過(guò)X光的探傷儀和CCD攝像等技術(shù)讓焊機(jī)具有視覺(jué)功能，進(jìn)而將焊接機(jī)器人的生產(chǎn)質(zhì)量得到有效提高。視覺(jué)功能主要包含有一維、二維以及三維這三種傳感，一維傳感其檢查組件是一個(gè)或者是多個(gè)接收光電單位，也就是單光電;而二維傳感其平面排列成像根據(jù)電或者掃描等形式得到;三維傳感是根據(jù)對(duì)一維或者是二維傳感當(dāng)中的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合化的處理而得到的。因?yàn)楹附庸ぷ饔泻艽蟮奈ｋU(xiǎn)性，有很多的操作并不能通過(guò)人為來(lái)進(jìn)行操作，而且由于工作環(huán)境的限制，也不可能開(kāi)展人工作業(yè)，比如說(shuō)像水下和溶液以及核輻射的環(huán)境當(dāng)中。而將機(jī)器視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用在其中就可以有效的彌補(bǔ)這些問(wèn)題，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的提取，可以在弧光四濺的狀況下對(duì)焊縫圖像進(jìn)行提取，并預(yù)測(cè)焊接的性能和構(gòu)造等等，使焊接的質(zhì)量得到有效保證。

　　現(xiàn)在，這一技術(shù)已經(jīng)被較為廣泛的應(yīng)用在熔池形狀和焊道控制等生產(chǎn)中，這樣一來(lái)有利于令焊接機(jī)器人朝著更加自動(dòng)化與智能化的方向發(fā)展。但是因?yàn)楹附拥恼w過(guò)程比較繁雜，且造價(jià)也比較昂貴，所以在目前來(lái)看，將這一技術(shù)應(yīng)用在焊接機(jī)器人當(dāng)中并不能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用。對(duì)此，我們還應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行深入的研究，并對(duì)該系統(tǒng)的精確性和可靠性等性能加深了解。現(xiàn)在，相對(duì)有實(shí)力的一些企業(yè)已經(jīng)對(duì)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用在焊接機(jī)器人當(dāng)中進(jìn)行了有效的研發(fā)，跟之前的焊接機(jī)器人相比，應(yīng)用這一技術(shù)的機(jī)器人其性能更加完備，功能也比之前的更加強(qiáng)大，發(fā)展前景更加可觀。

　　2.4機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)與CMM的集成

　　由于企業(yè)對(duì)與質(zhì)量有關(guān)的數(shù)據(jù)的采集、處理和傳遞提出了更高的要求，更具柔性和自動(dòng)化的CAQ(Computer Aided Quality)系統(tǒng)呈現(xiàn)出以下發(fā)展趨勢(shì)：①在必要的情況下，CAQ系統(tǒng)可以100%地檢測(cè)產(chǎn)品，而不像現(xiàn)在普遍采用的抽樣檢測(cè);②將檢測(cè)規(guī)劃集成到加工過(guò)程中，形成閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，在檢測(cè)時(shí)確定產(chǎn)品相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)尺寸的偏差，并在線糾正，因此，可獲得近100%的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品;③機(jī)器視覺(jué)和先進(jìn)的圖像處理技術(shù)、逆向工程技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于自動(dòng)化檢測(cè);④適用于不同產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的檢測(cè)技術(shù)可將新的產(chǎn)品技術(shù)要求直接從CAD/CAM數(shù)據(jù)庫(kù)傳輸?shù)綑z測(cè)系統(tǒng)中，不需要操作人員編制特殊的程序。

　　結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，在機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的過(guò)程中，其自動(dòng)化、智能化的水平在不斷提升，各種現(xiàn)代化的新技術(shù)也普遍應(yīng)用在該領(lǐng)域之中。在實(shí)際制造的過(guò)程中，為了確保產(chǎn)品的制造質(zhì)量和效率，可以積極運(yùn)用機(jī)械視覺(jué)技術(shù)，通過(guò)該技術(shù)提升工件檢測(cè)、測(cè)量、焊接的質(zhì)量和效率，進(jìn)而全面帶動(dòng)我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。

　　參考文獻(xiàn)：

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