机器视觉技术在机械制造自动化中的应用,该文是机械制造类开题报告范文跟机器视觉和机器视觉技术和机械制造方面开题报告范文.
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引 言
当前我国的机械制造业正式进入工业4.0 阶段,已经在逐步向全面自动化生产方向发展,但同时许多机械对于零部件规格标准的要求也有显著提高,部分零部件的加工生产必须由机器代替,这就要求企业能够对机器视觉技术成熟运用.,通过总结实践经验教训可以发现,科学合理地运用机器视觉技术,既能够大幅减少劳动力资源的浪费,还可以明显提高机械生产的工作效率,为国内机械制造行业提供强有力的保障.
一、机器视觉技术的概述
机器视觉技术实质是指通过机器代眼对零部件或其他工件进行判断测量的技术,即借助计算机技术对工件进行三维立体的测量识别,将以往的工件实体处理转变为图像、视频等视觉感官信息处理.该技术特点鲜明：灵敏度高、速度快、精准度高,并且噪音较小、抗电磁能力强,十分便于应用在自动化制造技术当中,在一定程度上解放了劳动生产力,并且大幅度提高了生产制造效率,在目前国内机械加工制造行业内部应用相当广泛,比如在部件实时监控、工件非接触测量以及检测图像采集等方面.当前该技术已经趋于成熟,并且逐步发展为现代测量测试的核心技术,对机械制造加工有着非常重要的作用.
二、机器视觉技术的原理及组成
机器视觉技术在实际应用中拥有特定的工作系统,其系统包括光源、摄像分拣机构、图像采集装置、计算机、打印机、信息显示器、传送器以及光敏传感器八个部分构成.该系统在实际工作中,将图像摄取装置采集到的波信号经过数字处理转化为图像信号,然后经过计算机传递处理,借助专业的影像处理系统对图像信号进行数字化处理,根据像素、颜色及亮度对比度分布的差异,最终将其转化为直观的数字信号,以便相关工作者对其进行判断评估.
三、机器视觉技术在机械制造自动化技术当中的应用
(一)解决工件间相对位移问题的应用
机器视觉技术在机械制造自动化技术当中应用最广泛的就是关于零部件尺寸规格的精密测量,效果明显并且效率较高.机器视觉技术在精密测量零部件时,采集影像步骤涉及到光源、被测零部件、显微摄像装置、CCD 成像系统以及摄像机等部分,整个测量系统又可划分为摄像装置、光学系统和计算机处理系统.测量时,光源打出的平行光线在被测零部件处反射,其轮廓边缘透过显微摄像装置进入CCD 成像系统,从而经过计算机处理,在摄像机内部形成直观图像,即为被测零部件的边缘轮廓图像.经过反复测量比对,就可以发现零部件之间的相对移动,然后借助计算机对其相对位移做数字化处理,得出位移差进而解决工件间相对位移的问题.
(二)对零件尺寸的测量
机器视觉的一个重要应用领域就是进行精密测量.主要组成原件是ccd 摄像头,处理系统,光学系统.其原理为: 平行光从光源发出并照射到检测部位,在面阵ccd 像面上,可以得到轮廓成的像.之后轮廓位置就会在计算机的处理面板中得到显示.若有位移产生,则再次测量.于是两次的差值就是所希望得到的结果.很明显,如果在一幅图像内可以得到两条平行的轮廓边缘,则尺寸即为两者位置的差值.对于数量大,尺寸小的工件,更能显示出其优点.
(三)逆向工程中的应用
所谓逆向工程就是对一个工件,利用各种数字测量仪测量出轮廓坐标,并通过一系列的处理后,利用cnc 加工机制制作所需的样品模型.由此可知,快速、高效地测量样品轮廓是首先需要解决的问题.而因为ccd 光电器件的发展,快速轮廓视觉技术也随之产生.它是以三角法为基础,使用线结构光来测量的一种新式方法.
(四)测量预调和工件磨损
在测量时,因为不同工件的自身特点和特殊性,往往会受到多方面的因素限制.例如当工件形状奇特或发生形变,想精准测量就有许多困难.在工程上,一些装载于大型机器上的小部件经常受到磨损,想测量的话,只能将其卸下,然后人工进行.这无疑增大了工作量.于是人们自然想到利用机器视觉来进行测量,不仅精准而且方便.2002 年,在文献的基础上,逐一进行了对误差分析的实验,提高了系统的可用性.除此之外,计算磨损度方法的理论的提高,简化了处理过程.
(五)关于工件检测的应用
机器视觉技术具有灵敏度高、精准度高的特点,因此在零部件精准测量方面的应用极为广泛,比如可以应用在工业电路板的检测工作中,提高检测结果的准确可靠性,对不符合产品规格的电路板进行修改或者淘汰,进而使工业电路板的质量得到保障.利用机器视觉技术检测工业电路板可以保证工业电路板的质量,减小传统人工检测给产品质量带来的质量缺陷,进而促进工业电路板检测工作更加专业化、规范化.机器视觉技术在工业电路板检测中应用的最显著的专业性优势就是利用该技术可以对被测部件进行全方位扫描检测,从而了解电路板表面区域线路连接的情况甚至更细小的部位信息.对电路板进行无死角的检
(六)关于工件焊接的应用
工件焊接对于人工操作的要求非常严格,焊接位置、焊接时间以及焊接环境都是人工焊接所面临的问题,高空、高温等成为焊工们的负担,而机器视觉技术在焊接工作的应用,在很大程度上解决了这一问题.借助计算机将该技术装置安装到焊接机器人的系统内部,不仅可以代工完成一些高难度、高要求的焊接工作,而且对其工作效率以及质量也有很好的保障.在实际操作过程中,焊接机器人的信息处理系统会借助机器视觉技术收集并分析数据结果,然后精确计算出焊接点的位置,明显改善传统人工焊接工作在焊接工作中误差大、可操作性差的缺点.另外在喷溅的环境中,焊接机器人的应用还可以有效避免焊工受到伤害.
（七）机器视觉技术激光检测系统
目前,国内外对于机器视觉技术激光检测系统的应用已经非常广泛,而且检测效果相当明显,比如在机械加工、电子加工以及汽车制造检测等行业的生产制造.其中最著名的应用案例就是福特汽车和凯特拉普公司在北美汽车研究所的研究,利用三维图像成像技术,借助激光雷达在7 秒内完成对大型工件箱的整体扫描检测,然后借助三维成像的数学模型,识别确定机械手抓取工件的最佳落手点,从而机械手视觉成像系统得出最终的计算结果,将工件箱准确的放到传输带里面,最终完美解决了现代流水线生产中的最后一项自动化问题.这不仅给大型流水线生产提供了技术支持,也是机械制造自动化的重要技术支撑,为将来的自动化技术发展提供了强有力的专业基础.
四、结束语
综上所述,机器视觉技术在机械制造自动化技术当中的应用已经相当普遍,而且对于提高工作效率、保障生产质量以及解放劳动力有着非常重要的作用,很大程度上促进了机械制造与检测行业的发展,所以我们应该加强对这项技术的研究和应用,以保证机械制造行业的快速发展,从而推动社会经济的进步.
参考文献：
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