機(jī)器視覺(jué)在汽車制造業(yè)中應(yīng)用重要性
“機(jī)器視覺(jué)”的用途很多，隨著20世紀(jì)90年代以來(lái)光電、自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)已在包括汽車制造業(yè)在內(nèi)的很多工業(yè)部門得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。作為一種新穎而又實(shí)用的傳感技術(shù)，圖像檢測(cè)單元近年已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化，一些知名的廠商，如日本的松下公司、德國(guó)的西門子公司等都推出了品種規(guī)格齊全的系列化產(chǎn)品，包括光源、攝像頭、處理器等，對(duì)圖像檢測(cè)技術(shù)的推廣應(yīng)用創(chuàng)造了有利的條件。與此同時(shí)，所頒布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不但規(guī)范了生產(chǎn)，而且為用戶在不同情形下選用合適的檢測(cè)單元，更快、更好地進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。
相比之下，國(guó)內(nèi)在這方面尚處于起步階段，即使在近20年獲得迅速發(fā)展的汽車制造業(yè)，機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用也相當(dāng)有限。但通過(guò)以下應(yīng)用實(shí)例，可清楚地看出這項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用前景。
在精密測(cè)量中的應(yīng)用
圖1位移檢測(cè)系統(tǒng)示意圖
精密測(cè)量是機(jī)器視覺(jué)一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域，其對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行測(cè)量的原理如圖1所示。檢測(cè)系統(tǒng)主要由光學(xué)系統(tǒng)、CCD攝像頭和計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)（圖中未表示）等組成。由光源發(fā)出的平行光束照射到被測(cè)對(duì)象的檢測(cè)部位上，其邊緣輪廓經(jīng)過(guò)顯微光學(xué)鏡組成像在攝像機(jī)的面陣CCD像面上，經(jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理后獲得被測(cè)對(duì)象邊緣輪廓的位置。如果使被測(cè)對(duì)象產(chǎn)生位移，再次測(cè)量其邊緣輪廓位置，則兩次位置之差便是位移量。顯然，若被測(cè)對(duì)象的兩條平行的邊緣輪廓能處于同一幅圖像內(nèi)，則其二者位置之差即為相應(yīng)尺寸。
上述系統(tǒng)極為適合對(duì)大批量生產(chǎn)情況下工件的在線檢測(cè)，尤其是當(dāng)被測(cè)對(duì)象尺寸較小、形狀比較簡(jiǎn)單時(shí)，更能顯示其優(yōu)越性。電子接插件，包括汽車電子產(chǎn)品中的接插件就是典型例子，它們的生產(chǎn)效率和成品尺寸精度都較高，前者可達(dá)到每分鐘數(shù)百件，而后者多數(shù)為0.01mm的數(shù)量級(jí)。當(dāng)采用圖1所示系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，零件（插腳）所形成的圖像由于與其明亮背景之間的強(qiáng)烈對(duì)比，而具有清晰的剪影效果。這樣的理想圖像為準(zhǔn)確測(cè)量被檢對(duì)象的尺寸和輪廓（形狀）特征創(chuàng)造了條件。圖2顯示了一部分沖壓成形的插腳隨著金屬輸送帶通過(guò)檢測(cè)工位時(shí)產(chǎn)生的典型背光圖像
需指出的一點(diǎn)是，盡管采用的是對(duì)零件圖像的邊緣檢測(cè)，但根據(jù)工件的不同情況，具體做法上仍有差別。如對(duì)圖2所示零件（插腳）的圖像上可以設(shè)置3條（L1、L2、L3）或多條檢測(cè)線，分別采用簡(jiǎn)單的閥值法或單雙峰法檢測(cè)出零件的邊緣信息。由于3條檢測(cè)線之間保持著相互垂直交叉的關(guān)系，因此可以通過(guò)聯(lián)立3線（或多線）的邊緣檢測(cè)點(diǎn)確定插腳相對(duì)于圖像平面的位置（X、Y）和轉(zhuǎn)角（?）。這些目標(biāo)零件的位置信息（邊緣坐標(biāo)和起始轉(zhuǎn)角）將傳送給計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，以做出相應(yīng)的評(píng)價(jià)。
圖像檢測(cè)技術(shù)用于精密測(cè)量的另一個(gè)實(shí)例是在刀具預(yù)調(diào)測(cè)量中的應(yīng)用。傳統(tǒng)的檢測(cè)方式是光學(xué)投影和光柵數(shù)顯表相結(jié)合，前者用于瞄準(zhǔn)定位，后者用于測(cè)量、讀數(shù)。整個(gè)過(guò)程需較多的人工參與，對(duì)操作人員的要求高，效率卻較低。幾年前誕生的新穎刀具預(yù)調(diào)測(cè)量?jī)x把機(jī)器視覺(jué)、光柵技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件、自動(dòng)控制技術(shù)等有機(jī)結(jié)合，使傳統(tǒng)的工作方式發(fā)生了根本變化，無(wú)論在測(cè)量精度、操作方便和工作效率上都有了極大的提高。而主要原因就是以機(jī)器視覺(jué)替代了傳統(tǒng)的光學(xué)投影，從而徹底改變了原有的工作模式。
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