试论机器视觉技术在机械制造自动化中的应用

试论机器视觉技术在机械制造自动化中的应用

王慧光

深圳市深视智能科技有限公司

摘要：近几年，我国科技发展迅猛，许多行业都在向机械化、自动化的方向发展。随之，机器人视觉技术的应用愈加广泛，该技术主要利用计算机模拟人体视觉，具有运行效率高、提供信息快的使用特点，受到了社会各界的广泛关注。本文主要就机器人视觉技术在机械制造自动化中的应用进行了相关的阐述和分析。

关键词：机器视觉技术；机械制造；自动化

现如今，各类机械技术层出不穷，机械制造业的生产效率和生产水平在不断提升。为了满足现代生产的需求，机械视觉技术也在不断的进步和发展。该技术以计算机技术为基础，对人类的视觉功能进行模拟应用，进而获取物象信息，并对获取的信息进行分析识别，满足检测、定位、监控等使用要求。该技术主要利用CCD摄像机，将摄取的实物转化为图像输入到系统之中，系统对图像进行分析，将图像的颜色、分布等信息进行整合，然后转化为数字信号将其输出。该技术具有噪音小、运行灵活、适用性强等特点，能够广泛应用在各类环境之中。

一、机器视觉技术的应用原理与组成

机器视觉技术的工作系统比较独特，系统中包括多项组成部分，如打印机、计算机、摄像分拣机构、信息显示器等等。图像摄取装置可以将实物转化为图像，并将图像转变为图像信号，然后利用计算机进行信号的传递，再利用影像处理系统进一步处理图像信号，根据图像颜色、像素、对比度等差异，使其转变为数字信号，为操作者对物品的判断和评估提供便利。

随着现代科技的进步，机械设备的数量在不断增多，且使用范围在不断扩大。目前，许多机械已经能够代替人工劳动力完成产品、器件的测量与加工。利用机械进行改造与生产，能够在很大程度上提升生产效率，并且降低投入成本，从而改善制造业的经济效益。在生产流水线中，由机器进行测量、检测等工作，即机器视觉技术。通常，制造业对产品有很高的要求，尤其是测量工作，往往需要精确到毫米，甚至微米。所以，人的肉眼难以满足制造业产品测量对精确度的需求，需要利用计算机等现代化科学技术。机器视觉技术就有效解决了测量难题，不仅测量精确性上升，还能快速、高效的测量大量产品。此外，一些产品的生产环境十分恶劣，不适合人工生产和操作。此时，可以利用机械来完成生产和信息的采集，机械采集信息之后，再由计算机系统进行处理，从而有效降低人力成本的投入。由于该技术具有便捷、高效。持久等特点，目前已经在产品制造监测、检验、质量控制等环节广泛应用。

二、机器视觉技术在机械制造自动化中的应用

（一）工件检测

机器视觉系统可以应用于测量部件表面缺陷，在我国机械加工行业中，大部分加工生产的数目、批量都十分巨大，在部件测量时不仅需要消耗大量的人力、物力，还会浪费许多时间。不仅如此，由于检测人员的检测水平有限且参差不齐，会造成检测结果失真，或者在检测过程中没有进行严格的规范管理，造成检测结果不准确，进而影响产品质量。与之相比，机器视觉系统可以有效规避这些问题，其检测性能具有统一性，且无需过多的人力操作，检测精度和速度都能够得到极大的提升和改善。以爆口检测为例，其要求结合面线性长度要小鱼2.5mm，运用机器视觉系统进行测量检测，利用光照反射的原理和CCD元件来获取工件破口区域的图像，将频闪光作为照明光源，利用面阵、线阵CCD进行探测，实现动态参数的在线检测，并以微波为信号源，根据方波波特率的区别，检测金属表面裂纹情况。在实际应用时，可以利用对比的方式，首先设定阈值，然后以标准工件为参照，分析标准工件的各项数据之后，再对其它工件进行测量。目前，机器视觉系统已经在机械加工、汽车制造等行业中广泛应用，并随着市场资源投入力度的加大，该技术会不断的完善和发展。例如，我国开发了以机器视觉为基础的仪表板总成智能集成测试系统WQ140-II，该仪表板总成具有智能化、自动化、高精度、快速检测的特点，不仅克服了误差问题，还提升了检测效率。

（二）工件测量

在工件测量方面，运用机械视觉系统能够提升机械零部件测量和检测的准确性，还能进行工件预调测量、测量逆向工程中的工件、测量磨损度等。

在测量和检验机械零部件时，可以通过计算机网络进行数据处理，同时配合摄像技术、光学处理系统。利用平行光束照射零部件，通过显微技术放大部件轮廓，再运用CCD摄像技术将获取的图像输入到电脑网络之中，然后成功检测出零部件的轮廓、位置。但是如果想要获取具体的位移量，则需要位移测量零部件，然后计算差值。如果测量出的图像中出现了多个零部件轮廓，则可以对被测件进行适当的尺寸调整。

在工件预调测量方面，机器视觉有十分显著的应用效果。采用新型预调测量仪器，该仪器在传统仪器的基础上结合了机器视觉技术，转变了预调测量的方式，并且增加了预调测量的自动化水平，简化了操作环节，所以减少了人力的投入，并提升了测量效率。

在使用测量仪测量工件时，通过建立三维坐标，并利用CAD软件进行图像处理，最后获得相应的处理模型，这个过程就是逆向工程。在逆向工程中，数要保障建模质量，就要确保数据测量的准确性。在机械自动化水平不断提升的过程中，机械视觉工程已经广泛应用在工件设计之中，其以三角测量法为基础，利用线性结构测量工件轮廓，并通过平行光线的反射情况来获取工件表面条纹状态。其中CCD需要转出信号3次才可以对条纹图像进行保存，保存的同时会把信息转移到监视器中，最后利用计算机获取相应的模拟方案。

磨损度测量也是十分重要的测量工作，为了充分测量磨损度，可以采用机器视觉技术，根据机械设备的测量要求进行技术的应用，减少磨损问题对制造产品质量的影响。

（三）工件焊接

工件焊接是机械制造生产过程中必不可少的重要环节，其对质量有十分严格的要求，不仅要确保焊接位置、时间的准确性，还要在高空、高温等恶劣环境中进行工作。为了解决诸多焊接难题，可以应用机械视觉技术，该技术科技对各项焊接信息进行数据分析，然后利用计算机详细计算焊接点，从而确保焊接的准确性。此外，利用焊接机器人也可以减少人力的投入，避免恶劣环境对人体造成的损害，同时提升工作效率。

结语：

综上所述，在机械制造业发展的过程中，其自动化、智能化的水平在不断提升，各种现代化的新技术也普遍应用在该领域之中。在实际制造的过程中，为了确保产品的制造质量和效率，可以积极运用机械视觉技术，通过该技术提升工件检测、测量、焊接的质量和效率，进而全面带动我国机械制造业的发展。

参考文献：

[1]王晖.机器视觉技术及其在机械制造自动化中的应用分析[J].黑龙江科技信息,2017(11).

[2]刘贤清.机器视觉技术及其在机械制造自动化中的应用探讨[J].明日风尚,2017.

[3]陈晓斐.机器视觉技术在机械制造自动化中的应用分析[J].中国设备工程,2017(1).