摘要：近年来，伴随着我国机械制造业智能化程度与自动化程度的持续性提高，机器视觉技术的应用领域不断扩大，与此同时，社会各行各业的发展对于机器视觉技术的依赖性也越来越高，在这样的背景下，机器视觉技术面临的技术要求与相关标准也越来越严格。本文主要分析探讨了机器视觉技术在自动化制造业中的应用，包括机器视觉系统的组成与工作原理以及其具体的应用等内容，希望能够对我国机器视觉技术的进一步发展有所帮助。
关键词：机器视觉技术；自动化制造业；
所谓机器视觉，简言之即是利用机器来的相关功能来代替人眼进行测量、判断等工作的过程，是计算机对世界进行客观三维识别的重要途径，相较于人类视觉，机器视觉具有灵敏度高、精度高的优势，与此同时，其在具体应用中还具备较强抗电磁干扰能力强、应用方便灵活等特点，可以长期工作在恶劣的环境中，对于减少劳动力、提高企业的生产效率有重要意义。作为现代测量技术最活跃、最有成果的研究领域，对机器视觉技术在自动化制造业中的应用展开具体的分析与阐述是十分重要且必要的。
1机器视觉系统的组成
机器视觉系统是一种以图像摄取装置为媒介，对被摄取目标进行一定的转换，使其成为图像信号后用专业图像处理系统对其进行像素、亮度、颜色等信息进行调整，然后输出为数字化信号的系统。在这过程中，机器视觉系统的图像系统可对图像的信号进行各种操作并提取有效的目标特征，然后根据判别结果自动控制设备动作，进而实现取代传统人工操作、节省劳动力成本的目的。从机器视觉系统运行环境的分类出发，可将机器视觉系统分为基于PC的系统和基于PLC的可编程逻辑系统两大类，典型的视觉系统的组成一般如图1所示，其中数字1代表光源、数字2代表子检测单元、数字3代表图像采集卡、数字4代表计算机、数字5代表打印机、数字6代表显示打印器、数字7代表发射机、数字8代表光敏传感器。
图1 机器视觉系统组成
2机器视觉技术在自动化制造业中的应用
2.1在焊接机器人中的应用
机器视觉技术在机器人焊接操作中的应用原理是利用X光探伤仪、红外摄像机、CCD摄像机等先进技术，使焊接设备具有视觉功能，研究证实，使用机器视觉技术进行焊接操作可显著提升焊接精准度、提高焊接质量。在具体的应用中，机器视觉系统的视觉功能通常分为一维传感、二维传感和三维传感三类，其中，一维传感是单一的光电，即其检测部件主要由一个或多个光电接收单元组成；二维传感平面成像的获取主要通过机械扫描获得；三维传感则是通过多个一维或二维传感器对信息数据进行综合处理然后获得最终有效的信息。在焊接施工中，有许多操作是手工无法完成的，甚至在某些环境下手工焊接是不可能的，例如核辐射环境作业、水下焊接作业等。而机器视觉技术的应用则可有效解决上述问题，一方面，可避免人工焊接过程中出现的焊接不牢、人员伤亡；另一方面，可以实时提取和分析焊接数据，得到更加清晰的焊缝图像，与此同时，其还能够对焊接性能、组织进行分析和预处理，因而可以较好的保证焊接质量。
2.2在工件测量中的应用
机器视觉技术在现阶段工件测量中的应用主要体现在以下几个方面
第一，将机器视觉技术应用于零部件的精度检测之中。该检测系统主要由计算机处理系统、CCD摄像机和光学系统组成，用平行光束照射被测零件表面的零部件，再利用反射光作为光源并使用光学显微镜对零件轮廓进行放大，然后对图像数据输入计算机处理系统进行分析处理，最后完成零件轮廓的精确定位是系统的工作原理。在具体的应用中，针对位移量的获取，可通过对同一测量部件进行再次移动和测量的方式完成，得到的两个测量结果之间的差值即是位移量，目前该系统主要应用于形状简单、体积小、批量生产的零件的检测中，其表现出明显的优势。
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第二，将机器视觉技术用于工件的预置测量之中。传统的工件预处理测量是基于光学投影的，测量数据主要由光栅数显表显示，这种测量方法对人员和技术人员有较高的技术要求，这就使得测量工作效率一直以来无法得到有效提高。而新的预调测量仪是在传统光栅测量技术的基础上引入自动控制技术、机器视觉技术和计算机处理技术，将机器视觉技术与原工件光栅测量相结合的方式，有效打破了陈旧的预处理测量模式和操作过程，使得测量的效率和精度得到大幅度提升。
第三，将机器视觉技术应用于逆向工程的工件测量之中。快速轮廓视觉测量技术是指机器视觉技术在逆向工程工件测量中的应用，该方法主要是基于三角法实现测量的，在具体的应用中通过线结构光测量工件表面轮廓，将平面条纹结构光投射到工件表面上，使其产生不同形状的条纹的方式，可实现对工件的表面轮廓进行详细分析与测量的目的。在拍摄工件的条纹图像时，CCD须通过视频信号转换成模拟信号，然后在存储数据之前将模拟信号转换成数字信号；同时，应当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，最终得到工件模型图。
第四，将机器视觉技术应用于工件磨损程度的测量之中。在测量工件磨损程度时，由于对高速旋转刀具磨损程度的测量有很多限制，一般情况下必须采用切削刀具，此时，测量难度将大大增加，而机器视觉技术的应用，可避免刀具的拆装，使得测量过程更加简化、方便。
2.3在工件检测中的应用
机器视觉技术目前也常被用于零件表面的各种缺陷的检测之中，在机械加工、汽车制造等机械工业的大规模生产中，使用机器视觉技术代替手工操作，将大大减少检测误差，提高测试结果的准确性与产品的质量。以连杆结合面爆口检测为例，若要求连接平面的任意方向上的连接平面的线性断裂长度在2mm以下、界面断裂面积在2.5mm2以下，在辐射形状为正方形的假设下，将机器视觉技术应用于工件的碎片区域的检测之中，通过对破口LED漫反射，并利用光电耦合元件的CCD元件将反射图像的光信号转换成电信号的方式，可高效的、准确地得出测量结果。
3结束语
综上所述，随着机械制造业智能化程度和自动化程度的不断提高，机器视觉技术得到快速发展，其在社会发展中的作用也不断突出，在这样的背景下，机器视觉技术所面临的要求越来越高，各国也对此给予了高度重视并能够为其发展投入了大量的人力、物力和资金。受此影响，可以预见该技术在未来的发展中必将不再仅仅局限于数据采集、分析、处理和对比等功能，机器视觉技术应与自动化的紧密结合、机械制造的智能化发展将是其未来发展的重要趋势。
参考文献：
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*基金项目：
广东省科技计划项目（2016B090912005）、（2015B090922008）；
广东省科学院试试创新驱动发展能力建设专项（2017GDASCX-0115）、（2018GDASCX-0115）；
广东省科学院引进全职博士学位人才资助专项（2018GDASCX-0955）。
论文作者:何永伦
论文发表刊物:《防护工程》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/17
标签：视觉论文; 机器论文; 技术论文; 测量论文; 工件论文; 系统论文; 图像论文; 《防护工程》2018年第20期论文;