所謂機器視覺技術(shù)，是利用機械來模擬人眼以獲取圖像信息，在攝取圖像后，機械會借助其內(nèi)部設(shè)置的計算機進行讀圖，對圖像中含有的信息進行判斷。目前，攝取圖像的技術(shù)有很多，攝取難度也不大，電子攝像器材更是種類繁多且價格便宜，對于機器視覺技術(shù)而言，難點在于對圖像的判斷與解析。大部分圖像都具有線條、顏色等基本元素，人眼可以通過大腦來分析與判斷上述基本元素，而機器視覺技術(shù)雖然可以與人眼一樣攝取圖像，在一定程度上模仿人類的思維，但是其思維原理依然與人類有所不同，就工作原理而言，機器視覺技術(shù)是將收集而來的圖片信息進行處理，將其整理后使其變?yōu)楹喕瘓D，再將簡化圖中含有的信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，計算機基于模型將特定的片段篩選識別出來，再轉(zhuǎn)化為人類所能理解的信息。單純看筆者的描述，機器視覺技術(shù)的處理過程具有很大的負載，而在實際指向時僅需要不到0.1s的反應(yīng)時間。而在機械制造自動化領(lǐng)域，機器視覺系統(tǒng)僅需要處理少量信息，因此具有高的效率，其較高的靈敏度與穩(wěn)定的工作狀態(tài)使得其在機械制造領(lǐng)域具有非常好的應(yīng)用效果。

機器視覺技術(shù)可以安裝在檢測裝置之上，用于檢測產(chǎn)品外觀是否存在瑕疵甚至是故障。對于輪船、飛機、汽車的制造而言，在制造大型機械零件時雖然可以依靠人工進行流水線生產(chǎn)的質(zhì)量檢測，但是人的精力有限，可能因精力不足而出現(xiàn)注意力不集中的狀況，這時很容易導(dǎo)致外觀問題被忽略。而使用機器視覺技術(shù)便可以避免這類問題的出現(xiàn)，機器并不存在困倦和注意力不集中的問題，只要供給其足夠的能量便可以一直工作，借助高精度的攝像、照相設(shè)備，可以清晰識別零件表面存在的缺陷。再以曲軸的彎曲度為例，這類部件對于參數(shù)的精度有很高的要求，正所謂“差之毫厘，謬以千里”，即使曲軸的彎曲度有一絲不合格，也有可能導(dǎo)致部件無法安裝的結(jié)果，而人眼很難清晰辨別出這種細微的“偏差”，而機器視覺技術(shù)可以清晰辨別出來，通過機器視覺技術(shù)的高細節(jié)檢測，即使零件的誤差只有幾毫米甚至幾微米，也可以被清晰查出。可以說，在機器視覺的精細檢測下，可以實現(xiàn)零件的篩選結(jié)果，不合格產(chǎn)品退出了生產(chǎn)線，不會流入市場，間接避免了安全事故的發(fā)生。

1.精密測量零件尺寸

機器視覺系統(tǒng)由圖像采集系統(tǒng)與圖像識別系統(tǒng)兩部分組成，檢測系統(tǒng)包括CCD攝像頭、光學系統(tǒng)以及計算機處理系統(tǒng)。由光源向被檢測零件發(fā)射平行光束，被檢測部位在光線的照射下反射、折射出光芒，借助內(nèi)置于攝像機中的CCD攝像頭，由顯微光學鏡進行成像，再由計算機系統(tǒng)進行圖像的處理，以獲得零件的相關(guān)信息。若是被檢測零件移位，則可以重復(fù)測量2次零件的邊緣輪廓，兩次測量結(jié)果相減即為位移量。基于上述原理可以為形狀簡單、尺寸較小的在線工件進行精密測量。例如，電子接插件的生產(chǎn)速度至少為300件/分鐘，使用機器視覺技術(shù)可以實現(xiàn)0.01mm級別的精密測量。

如果說測量零件尺寸、減少誤差值、避免不達標零件流入市場是機器視覺技術(shù)的正向應(yīng)用，那么機器視覺技術(shù)還能應(yīng)用于機械制造的逆向工程，即通過攝像頭測得標準價的輪廓坐標值，構(gòu)建曲面并轉(zhuǎn)換為圖形，經(jīng)由只能系統(tǒng)輸送到加工機器中進行產(chǎn)品的制作。簡而言之，其實就是借助機器視覺技術(shù)的測量系統(tǒng)測得標準件的三維尺寸與各個位置的精確數(shù)據(jù)，給予曲面處理并終加工成型。目前，CCD光電器件發(fā)展非常迅速，可以基于三角法對零件表面輪廓進行快速的視覺測量，由激光穿過而產(chǎn)生的條紋結(jié)構(gòu)光輝投射到零件表面，基于零件表面因深度、曲率不同而形成的條紋，由CCD攝像機來獲得條紋的變化，計算機將圖像信息轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號，再將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，后將信號還原至圖像處理系統(tǒng)中，獲得三維輪廓圖像。

自動焊接機器人是機械制造自動化發(fā)展到一定程度的產(chǎn)物，在機器人身上安裝紅外攝像儀與CCD攝像機可以使其具有視覺功能，機器人內(nèi)部安裝有模擬工人生產(chǎn)行為模式的人工智能，再加上視覺感知功能，可以在搶弧光與飛濺條件下完成人工無法進行的焊接操作。當然，這一方向的應(yīng)用在我國目前較為少見，受技術(shù)所限，我國在焊接精度上依然難以得到保。

本文首先介紹了機器視覺技術(shù)的概念與特點，隨后介紹了機器視覺技術(shù)在機械制造自動化領(lǐng)域的三大應(yīng)用方向，旨在點明機器視覺技術(shù)的美好發(fā)展前景，使機器視覺技術(shù)得以在機械制造自動化領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。