白亞軍 劉剛

摘 要：視覺(jué)系統(tǒng)可以快速、準(zhǔn)確和高可重復(fù)性地自動(dòng)完成諸如部件測(cè)量和檢查的工作，這樣就可以幫助制造商提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)力。視覺(jué)系統(tǒng)在制造過(guò)程中的每一步都可以生成有價(jià)值的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，這同時(shí)也可以幫助控制工程師擴(kuò)展過(guò)程診斷的功能。文章以視覺(jué)檢測(cè)方法為切入點(diǎn)，在概述視覺(jué)檢測(cè)方法的基本內(nèi)涵和現(xiàn)實(shí)意義的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探討了視覺(jué)檢測(cè)方法在機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)件狀態(tài)檢測(cè)中的應(yīng)用，旨在說(shuō)明視覺(jué)檢測(cè)方法在機(jī)械產(chǎn)品領(lǐng)域的重要性，以期為機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)件狀態(tài)檢測(cè)提供參考。

關(guān)鍵詞：視覺(jué)檢測(cè)；機(jī)械產(chǎn)品；內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)；應(yīng)用

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)械制造也的檢測(cè)技術(shù)也隨之發(fā)展壯大，視覺(jué)檢測(cè)方法作為現(xiàn)代檢測(cè)手段，應(yīng)用在機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)檢測(cè)中，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)件狀態(tài)的自動(dòng)檢測(cè)，對(duì)于自動(dòng)檢測(cè)復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)件的狀態(tài)具有普遍意義，已越來(lái)越引起工程技術(shù)人員的重視。如何在機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)件狀態(tài)檢測(cè)中應(yīng)用視覺(jué)檢測(cè)方法是當(dāng)前機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)件檢測(cè)關(guān)注的焦點(diǎn)。因此，研究視覺(jué)檢測(cè)方法在機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)件狀態(tài)檢測(cè)中的應(yīng)用具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。鑒于此，作者對(duì)機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)件狀態(tài)檢測(cè)中應(yīng)用視覺(jué)檢測(cè)的策略進(jìn)行了初步探討。

1 概述視覺(jué)檢測(cè)方法的基本內(nèi)涵和現(xiàn)實(shí)意義

目前，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。要了解視覺(jué)檢測(cè)方法在機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)件狀態(tài)檢測(cè)中的應(yīng)用，了解視覺(jué)檢測(cè)的基本內(nèi)涵和現(xiàn)實(shí)意義至關(guān)重要。文章將分別闡述視覺(jué)檢測(cè)方法的基本內(nèi)涵和現(xiàn)實(shí)意義，其具體內(nèi)容如下：

1.1 視覺(jué)檢測(cè)方法的基本內(nèi)涵

視覺(jué)檢測(cè)就是用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷。從視覺(jué)檢測(cè)的結(jié)構(gòu)上看，其典型結(jié)構(gòu)主要有三部分組成，即照明、鏡頭和相機(jī)。視覺(jué)檢測(cè)是指通過(guò)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品（即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種）將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專(zhuān)用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)；圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。

1.2 視覺(jué)檢測(cè)方法的現(xiàn)實(shí)意義

視覺(jué)檢測(cè)在提高生產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度方面具有重要的意義。在生產(chǎn)生活中，利用視覺(jué)檢測(cè)方法，可以檢測(cè)缺陷和防止缺陷產(chǎn)品被配送。機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)和傳統(tǒng)的人工視覺(jué)檢測(cè)相比，憑借其工作效率高和精度高的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于一些不適合人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境，可以起到代替人工視覺(jué)的作用。在實(shí)現(xiàn)信息集成方面，機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)易于實(shí)現(xiàn)信息集成，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。在檢測(cè)過(guò)程中，屬于非接觸測(cè)量，也就是說(shuō)不用接觸即可完成測(cè)量。與此同時(shí)，較寬的光譜響應(yīng)范圍，擴(kuò)大了被檢區(qū)域，擴(kuò)展了人眼的視覺(jué)范圍。而機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，保證測(cè)量、分析和任務(wù)識(shí)別，則在節(jié)省大量勞動(dòng)力資源方面具有不可估量的意義。因此，在機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)件狀態(tài)檢測(cè)中，應(yīng)用視覺(jué)檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)勢(shì)在必行。

2 機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)件狀態(tài)檢測(cè)中應(yīng)用視覺(jué)檢測(cè)的策略

視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成，如圖1所示。為進(jìn)一步提高機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)件狀態(tài)檢測(cè)中應(yīng)用視覺(jué)檢測(cè)的水平，在了解視覺(jué)檢測(cè)的基本內(nèi)容好人現(xiàn)實(shí)意義的基礎(chǔ)上，機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)件狀態(tài)檢測(cè)中應(yīng)用視覺(jué)檢測(cè)的策略，可以從以下幾個(gè)方面入手，文章將逐一進(jìn)行分析：

圖1 視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成

2.1 圖像部件對(duì)機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部狀態(tài)的檢測(cè)

圖像部件對(duì)機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部狀態(tài)的檢測(cè)的原理是：攝像機(jī)捕捉被檢測(cè)物體的電子圖像，然后將其發(fā)送到處理器進(jìn)行分析。電子圖像被轉(zhuǎn)換成數(shù)字，表示圖像最小的部分，即像素。圖像顯示的像素?cái)?shù)量稱(chēng)作分辨率。圖像的分辨率越高，包含的像素?cái)?shù)量越多，進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，圖像的像素?cái)?shù)量越多，檢測(cè)結(jié)果越準(zhǔn)確。由于原始射線(xiàn)圖像非常模糊，因此通常有必要對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，在對(duì)圖像預(yù)處理方法的選擇上，主要有濾波降噪、目標(biāo)背景分割、直方圖修正三種。

2.2 攝像機(jī)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部狀態(tài)的檢測(cè)

視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)的攝像機(jī)有三個(gè)變量需要調(diào)整，以?xún)?yōu)化捕捉到的圖像。它們是光圈、對(duì)比度和快門(mén)速度。在機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)件檢測(cè)中，攝像機(jī)把光學(xué)圖象信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，以便于存儲(chǔ)或者傳輸。在應(yīng)用視覺(jué)檢測(cè)過(guò)程中，提取預(yù)處理后的檢測(cè)圖像中的相應(yīng)關(guān)鍵零部件位置處的像素灰度值，根據(jù)是否超出設(shè)置的誤差范圍判斷零件的有無(wú)或嚴(yán)重的錯(cuò)位，以此來(lái)檢測(cè)機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部零件是否合格。

2.3 照明部件對(duì)機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部狀態(tài)的檢測(cè)

在照明部件對(duì)機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部狀態(tài)的檢測(cè)方面，正確的照明對(duì)幫助創(chuàng)建有效檢測(cè)所需的對(duì)比度很關(guān)鍵。在機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)件檢測(cè)中，當(dāng)對(duì)一件產(chǎn)品的正確系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)行評(píng)估時(shí)，照明光源的好壞對(duì)系統(tǒng)最終的測(cè)量精度有很大的影響，因此需要花費(fèi)相當(dāng)多的時(shí)間用來(lái)確定檢測(cè)所需的最佳照明。在具體做法上，照明解決方案的類(lèi)型、幾何形狀、顏色和強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)提供盡可能強(qiáng)的對(duì)比。

2.4 軟件工具對(duì)機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部狀態(tài)的檢測(cè)

視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)使用軟件處理圖像，軟件采用算法工具幫助分析圖像。計(jì)算機(jī)視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)作為新興檢測(cè)技術(shù)，完成所需要的檢測(cè)，能較好地滿(mǎn)足現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展需求。在機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部狀態(tài)的檢測(cè)中，常用的軟件工具包括，搜索工具，邊界工具，特征分析工具，過(guò)程工具，視覺(jué)打印工具等，這些軟件工具的使用能識(shí)別出元器件漏裝及錯(cuò)位等故障，進(jìn)而為機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部狀態(tài)檢測(cè)提供一種新穎、方便和可靠的解決方案。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，視覺(jué)檢測(cè)方法在機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)件狀態(tài)檢測(cè)中的應(yīng)用是一項(xiàng)綜合的系統(tǒng)工程，具有長(zhǎng)期性和復(fù)雜性。在應(yīng)用視覺(jué)檢測(cè)方法進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部狀態(tài)檢測(cè)時(shí)，應(yīng)把握好圖像部件對(duì)機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部狀態(tài)的檢測(cè)、攝像機(jī)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部狀態(tài)的檢測(cè)、照明部件對(duì)機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部狀態(tài)的檢測(cè)、軟件工具對(duì)機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部狀態(tài)的檢測(cè)四個(gè)方面的內(nèi)容，積極探索視覺(jué)檢測(cè)方法在機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)件狀態(tài)檢測(cè)中的應(yīng)用策略，只有這樣，才能不斷提高機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)件狀態(tài)檢測(cè)中應(yīng)用視覺(jué)檢測(cè)的水平，促進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)件狀態(tài)檢測(cè)工作的高效開(kāi)展。

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作者簡(jiǎn)介：白亞軍（1980，10-），男，籍貫：河北省定州市，學(xué)歷：本科，研究方向：內(nèi)燃機(jī)檢測(cè)技術(shù)、機(jī)械產(chǎn)品安全檢測(cè)、機(jī)械安全設(shè)備設(shè)計(jì)、電氣產(chǎn)品測(cè)試。