基于計算機控制的自動(dòng)化視覺(jué)檢測技術(shù)

　　摘要：作為一種新興的檢測技術(shù)，視覺(jué)檢測技術(shù)是從自動(dòng)化視覺(jué)研究發(fā)展起來(lái)的;以視覺(jué)傳感器為基礎的檢測系統具有較強的抗干擾能力，檢測效率較高，而且組成簡(jiǎn)單，能夠很好的在生產(chǎn)現場(chǎng)進(jìn)行在線(xiàn)、非接觸檢測與監控。本文對自動(dòng)化視覺(jué)技術(shù)的工作原理、系統組成和在制造業(yè)方面的運用進(jìn)行研究。

　　關(guān)鍵詞：計算機自動(dòng)化 視覺(jué)檢測 制造業(yè)

　　在精密測試技術(shù)領(lǐng)域，自動(dòng)化視覺(jué)技術(shù)具有最大的發(fā)展潛力，它將電子學(xué)、圖像處理、光學(xué)探測和計算機自動(dòng)化技術(shù)綜合起來(lái)進(jìn)行運用，在工業(yè)檢測中引入機器視覺(jué)，能夠快速測量物品平面或三維位置尺寸，其主要特點(diǎn)有：柔性好、速度快和非接觸性，在現代制造業(yè)中有著(zhù)非常廣闊的應用前景。

　　目前，國內視覺(jué)檢測領(lǐng)域所需要的視覺(jué)檢測設備大多是進(jìn)口的，國內生產(chǎn)的設備缺乏較高的檢驗精度和較強的實(shí)時(shí)性;但是進(jìn)口設備大大增加了檢測成本，不少中小企業(yè)無(wú)力承擔。面對國內檢測需求日益增加的情況，積極進(jìn)行成本較低，精度較高的檢測設備的開(kāi)發(fā)，成為一個(gè)亟需解決的問(wèn)題，需要引起重視。

　　1 檢測系統的工作原理

　　自動(dòng)化視覺(jué)檢測系統工作流程分為三個(gè)部分，分別是圖像信息獲取、圖像信息處理以及機電系統執行檢測結果。如果系統有需求，能夠借助人機界面對參數進(jìn)行實(shí)時(shí)的設置與調整。當被檢測對象移動(dòng)到特定的位置時(shí)，位置傳感器就會(huì )發(fā)現它，會(huì )將探測到被檢測物體的電脈沖信號發(fā)送給PLC控制器，經(jīng)過(guò)計算，PLC控制器將物體移動(dòng)到CCD相機采集位置的時(shí)間的出來(lái)，然后將觸發(fā)信號準確的發(fā)送給圖像采集卡，采集卡檢測到此信號后，會(huì )要求CCD相機立即進(jìn)行圖像采集。被采集到的物體圖像會(huì )以BMP文件的形式發(fā)送到工控機，運用專(zhuān)門(mén)的分析工具軟件分析處理圖像，分析檢測對象是否與設計要求相符合，執行機會(huì )依據合格或者不合格的信號對被檢測物體進(jìn)行相應處理。經(jīng)過(guò)這樣的反復的工作，系統對被檢測物體進(jìn)行隊列連續處理。如(圖1)。

　　2 自動(dòng)化視覺(jué)檢測系統的組成

　　在工業(yè)檢測領(lǐng)域，計算機自動(dòng)化檢測系統可以在尺寸測量、工件定位、特征檢測、圖形圖像以及字符識別等方面進(jìn)行運用。自動(dòng)化視覺(jué)檢測系統按照功能模塊可以劃分為，圖像信息獲取模塊、圖像信息處理模塊、人機交互模塊、機電執行模塊以及系統控制模塊五部分。其中處于核心位置的是系統控制模塊，系統控制不論是在被檢測物體位置信息的觸發(fā)，還是機電執行模塊所需檢測結果信息的獲取等等各個(gè)方面，都必須參與其中，否則無(wú)法完成;而人際交互模塊更是與核心模塊有著(zhù)之間聯(lián)系，通過(guò)與其直接通信，以便實(shí)時(shí)更新檢測系統參數以及執行指令等。

　　3 自動(dòng)化視覺(jué)檢測技術(shù)在制造業(yè)上的應用

　　3.1 應用于汽車(chē)車(chē)身檢測的視覺(jué)檢測技術(shù)

　　現代汽車(chē)制造業(yè)的生產(chǎn)周期日益縮短，生產(chǎn)日益集團化，原材料和零部件供應呈現大宗化，而這正是給運用自動(dòng)化視覺(jué)檢測技術(shù)提供了客觀(guān)環(huán)境。該系統包括三維視覺(jué)傳感器系統、電器控制與接口系統、機械及定位系統、標定系統以及計算機自動(dòng)化等部分，其測量步驟如下：首先在電氣控制系統下初步定位運送車(chē)身;然后借助專(zhuān)門(mén)的控制系統準確定位待測位置;借著(zhù)用計算機自動(dòng)化進(jìn)行檢查點(diǎn)圖像的采集與處理;最后，將被監測點(diǎn)的坐標參數計算出來(lái)。檢測系統應該能夠實(shí)時(shí)控制單光條、多光條、雙目立體視覺(jué)以及十字叉絲等傳感器的動(dòng)作;按照要求順序，全部視覺(jué)傳感器進(jìn)行測量，然后轉換測量結果，將其放置于測量坐標中;經(jīng)過(guò)自動(dòng)識別，能夠地裝配結果進(jìn)行判斷。這一視覺(jué)檢測方法具有非得用地、效率高、自動(dòng)化、精度好的特點(diǎn)，能夠很好的滿(mǎn)足汽車(chē)工作的需求。

　　3.2 為智能焊接的實(shí)現解決核心難題

　　在焊接領(lǐng)域，對智能焊接機器人的研究已經(jīng)成為關(guān)注的重點(diǎn)，智能焊接機器人要求能夠識別環(huán)境目標，對焊接參數進(jìn)行調整，并實(shí)時(shí)精確跟蹤軌跡。比如在潛艇、大型輪船的制造中，焊接是十分重要的環(huán)節，焊接質(zhì)量直接關(guān)系到后續的制造環(huán)節以及潛艇、輪船的強度和安全性。智能焊接機器人在紅外攝像儀、高速攝像機以及CCD攝像機等高精度圖像傳感設備的輔助下，采用智能化圖像處理方法能夠進(jìn)行圖像焊接，檢測焊接空間位置，規劃焊炬姿態(tài)，對焊接熔池特征參數進(jìn)行實(shí)時(shí)提取，對焊接組織、機構和性能進(jìn)行預測等，能夠在很多人類(lèi)難以進(jìn)行作業(yè)的場(chǎng)合完成焊接工作，在焊接過(guò)程中，通過(guò)數個(gè)光電接收陣列對檢測組建進(jìn)行多維視覺(jué)傳感，并綜合處理所獲取的信息。目前國外KUKA，Motoman，GMF，Adept等廠(chǎng)家已經(jīng)開(kāi)發(fā)出智能焊接機器人，其裝配了自動(dòng)化視覺(jué)檢測功能，并且已經(jīng)廣泛應用于潛艇與航天器的生產(chǎn)中。

　　3.3 提高手機生產(chǎn)檢測速度

　　隨著(zhù)手機設計精密程度的日益提高，人工檢驗已經(jīng)難以適應大規模生產(chǎn)，這是因為其需要的測量投影儀較多，檢測速度慢。而采用自動(dòng)化視覺(jué)檢測系統能夠自動(dòng)檢測電路板組建中的連接器以及內部零件等，檢測速度快、測量結果準確，具有較強的擴展性和較高的性?xún)r(jià)比。檢測系統主要就是測量計算機自動(dòng)化接口電路板組件中各個(gè)連接器特定位置的幾何尺寸，這里面包括連接器內部零件的尺寸、間距以及連機器與PCB底板的相對位置;另外還要對連接器與標準是否相符以及內部零件被損壞與否。系統可以將質(zhì)量檢驗的效率大大提升，而且也能夠使產(chǎn)品質(zhì)量得到保障，實(shí)現降低檢驗成本的目的。

　　4 結語(yǔ)

　　作為一種新興的檢測技術(shù)，自動(dòng)化視覺(jué)檢測技術(shù)對我國自動(dòng)化視覺(jué)檢測產(chǎn)品的發(fā)展起到了很大的推動(dòng)作用，使其不斷向更高層次邁進(jìn)，同時(shí)也為我國制造業(yè)的發(fā)展做出了貢獻，具有廣闊的發(fā)展前景。

　　參考文獻：

　　[1]伍健.基于PDE和全變分濾波方法的研究及在多種噪聲中的應用[D].天津大學(xué)，2012.

　　[2]楊曉.視覺(jué)測量圖像壓縮技術(shù)研究[D].天津大學(xué)，2012.

　　[3]潘剛.基于語(yǔ)義的圖像顯示適配技術(shù)研究[D].天津大學(xué)，2002.

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