所謂機(jī)器視覺技術(shù)，是利用機(jī)械來模擬人眼以獲取圖像信息，在攝取圖像后，機(jī)械會(huì)借助其內(nèi)部設(shè)置的計(jì)算機(jī)進(jìn)行讀圖，對(duì)圖像中含有的信息進(jìn)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(jià)格便宜，對(duì)于機(jī)器視覺技術(shù)而言，難點(diǎn)在于對(duì)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(jī)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(jī)器視覺技術(shù)是將收集而來的圖片信息進(jìn)行處理，將其整理后使其變?yōu)楹?jiǎn)化圖，再將簡(jiǎn)化圖中含有的信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，計(jì)算機(jī)基于模型將特定的片段篩選識(shí)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(jī)器視覺技術(shù)的處理過程具有很大的負(fù)載，而在實(shí)際指向時(shí)僅需要不到0.1s的反應(yīng)時(shí)間。而在機(jī)械制造自動(dòng)化領(lǐng)域，機(jī)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(jī)械制造領(lǐng)域具有非常好的應(yīng)用效果。

機(jī)器視覺技術(shù)可以安裝在檢測(cè)裝置之上，用于檢測(cè)產(chǎn)品外觀是否存在瑕疵甚至是故障。對(duì)于輪船、飛機(jī)、汽車的制造而言，在制造大型機(jī)械零件時(shí)雖然可以依靠人工進(jìn)行流水線生產(chǎn)的質(zhì)量檢測(cè)，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(shí)很容易導(dǎo)致外觀問題被忽略。而使用機(jī)器視覺技術(shù)便可以避免這類問題的出現(xiàn)，機(jī)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(shí)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(duì)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(xì)微的“偏差”，而機(jī)器視覺技術(shù)可以清晰辨別出來，通過機(jī)器視覺技術(shù)的高細(xì)節(jié)檢測(cè)，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(jī)器視覺的精細(xì)檢測(cè)下，可以實(shí)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(huì)流入市場(chǎng)，間接避免了安全事故的發(fā)生。

1.精密測(cè)量零件尺寸

機(jī)器視覺系統(tǒng)由圖像采集系統(tǒng)與圖像識(shí)別系統(tǒng)兩部分組成，檢測(cè)系統(tǒng)包括CCD攝像頭、光學(xué)系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)。由光源向被檢測(cè)零件發(fā)射平行光束，被檢測(cè)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(jī)中的CCD攝像頭，由顯微光學(xué)鏡進(jìn)行成像，再由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行圖像的處理，以獲得零件的相關(guān)信息。若是被檢測(cè)零件移位，則可以重復(fù)測(cè)量2次零件的邊緣輪廓，兩次測(cè)量結(jié)果相減即為位移量。基于上述原理可以為形狀簡(jiǎn)單、尺寸較小的在線工件進(jìn)行精密測(cè)量。例如，電子接插件的生產(chǎn)速度至少為300件/分鐘，使用機(jī)器視覺技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)0.01mm級(jí)別的精密測(cè)量。

如果說測(cè)量零件尺寸、減少誤差值、避免不達(dá)標(biāo)零件流入市場(chǎng)是機(jī)器視覺技術(shù)的正向應(yīng)用，那么機(jī)器視覺技術(shù)還能應(yīng)用于機(jī)械制造的逆向工程，即通過攝像頭測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)價(jià)的輪廓坐標(biāo)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(jī)器中進(jìn)行產(chǎn)品的制作。簡(jiǎn)而言之，其實(shí)就是借助機(jī)器視覺技術(shù)的測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)件的三維尺寸與各個(gè)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(duì)零件表面輪廓進(jìn)行快速的視覺測(cè)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(jī)來獲得條紋的變化，計(jì)算機(jī)將圖像信息轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)，再將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，后將信號(hào)還原至圖像處理系統(tǒng)中，獲得三維輪廓圖像。

自動(dòng)焊接機(jī)器人是機(jī)械制造自動(dòng)化發(fā)展到一定程度的產(chǎn)物，在機(jī)器人身上安裝紅外攝像儀與CCD攝像機(jī)可以使其具有視覺功能，機(jī)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(jìn)行的焊接操作。當(dāng)然，這一方向的應(yīng)用在我國(guó)目前較為少見，受技術(shù)所限，我國(guó)在焊接精度上依然難以得到保。

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