探讨计算机视觉检测方法如何在制造业实施

发布时间:2012-11-15 16:38:17 论文编辑:qian

0 引言
 

人类接收信息最主要的器官是眼睛,据研究有 80% 的信息是来自于眼睛接收的图像信息。随着人类认识的不断提高单靠眼睛接收的视觉信息已经难以完全[1]满足人类的要求了,而计算机技术的出现改变了人们传统的对世界的感官上的认识,代写计算机职称论文基于这样的境遇,计算机视觉检测技术(AVI)得以产生,并且随着计算机的使用在工业上得到普及,大规模集成电路技术在计算机制造业上得到了迅猛发展,设计计算机视觉检测技术系统所需要花费的成本已经大大的得到了降低,因而这种系统在工业制造领域中得到了广泛的应用[2]。制造业朝着自动化和智能化的方向发展 , 这种趋势不仅使计算机集成制造的飞速发展,也给计算机辅助质量系统提出了需求。目前柔性制造系统在制造业中得到了推广,研究新型的检测技术以推动现代制造业进一步发展是十分必要的,在此条件下的计算机视觉检测技术得以不断的发展且人们对其的思考和研究的力度大大增加。以计代写计算机硕士论文算机为基点的视觉检测系统,其在相应的时间范围内所获取的图像信息较为丰厚。有丰厚的图像信息为支撑,对所获取的图像信息作更进一步的分析及相关问题或环节的优化并解决有着较为重大的意义,利用计算机对图像信息来对相关图像信息的处理是制造业中较为常用的检测手段之一。
 

1 计算机技术在视觉检测技术简介
 

1.1 数字技术处理原理
人工智能的有效实现离不开计算机这一高效的视觉信息处理工具,从其过程来看,数字图像处理就是以计算机为主要方式,将数字等相应的信息作适当的处理并予以有效的反映。依据数字图像处理的相应特点,可对其计算机处理作如下的划分:图像预处理也就是噪声去除、分割处理分割后区域[3]、测量、图像判读以及图像技术。以上方面,依据处理中所出现的相关方法和其处理程度又可细化为图像的深度处理、图像的扩展分析以及图像的高效理解三个维度。将这三个维度作一定的结合代写计算机毕业论文并有效的处理好三者的关系即图像工程就得以产生。
 

1.2 视觉模拟技术的发展
计算机研究人员对计算机视觉技术的研究虽然很早就有工程师们涉及,但是它进入实质性的研究阶段还是从上个世纪 70 年代开始的,上述阶段的研究主要是从相关学科方法的综合运用出发,以此对成像和它的逆过程计算机专业职称论文作多角度和多层次的分析和研究。这一研究中 , 因 Marr 在分析和研究觉处理模型的相关特点时,找准了其核心和算法,且对其核心作了凸显性的分析与注重,从其较为宽泛的角度对这一模型作了较为合理的分析,故其较具代表性。在这一时期用到了 Bayesiannetwork、EM、HMM、Kalman filter/Condensation、Particle filter 等数学工具,它们在推动实际信息处理技术的同时,也得到了完善和发展。
 

1.3 工业视觉检测技术的维度要求
目前来看,在工业制造业中,其使用的视觉检测系统包括光源与镜头、监视器与 CCD 照相机、图像捕获卡与图像处理软件、输入输出单元等部分。一般的视觉检测系统中所采用的格式是图像格式,其数据为二值图像数据,它借用相应的转化手段将其图像数据作相应的处理并输送到监视器。此系统部件中,较为敏感的是 CCD,对于单个几何元素的测量它可以促使其有效的实现。但是对家具、食品和精度要求相对比较高的制造业来讲,这时候使用二值图像、灰度图像和彩色图像进行检测是远远不够的 , 因为这些图像数据格式检测的仅仅是物体的二维特征,而样品的三维信息则大量丢失。基于此境遇下的彩色图像视觉检测的使用需要对其抽象度作相应的提升,以保证能够准确而及时的对样品的相关变化作出判断,有效而及时的发现轮廓部分以及色差的具体变化并作合理适时的分析。深度图像最显著的特征是,它能够把样品表面的信息清晰描述出来,这也是它推动三维测量今后用于制造业的视觉检测的必然趋势的原因之一。
 

1.4 CAD的计算机视觉技术
对于视觉计算机技术范畴的界定,大体上可以将视觉监视、立体视觉与运动跟踪等方面包括进来,因其存在一定的特性,如其被测目标的影像信息的有效控制是通过图像传感器来完成的,其采样也是以空间和幅度两个维度来予以合理的量化,在对相应的信息作数字化处理后即可将其输入到计算机中,计算机再对其作有效的分析与处理,随之相应的图像信息也就产生。通过这个过程满足制造业在监控和检测方面的需求,主动控制产品质量,保证产品品质。
 

1.5 总体应用情况
计算机视觉检测系统在制造业中有其相应的功能,具体而言,就是有效的利用视觉传感器对目标样品的信息作相应的处理,以促使其转换为实用的图像信分号,尽而再经过图像处理系统对其作相应的分析与处理,在这一过程中,图像处理系统的作用较为明显,它对采集到的图像信息,依据相应的基点对其作深入的分析,并转化为有用的数字信号,后再对其某些特性作分析,以对机器的运行作有效的控制。因其计算机检测系统所面对的信息量过大、检测精度较高且范围较广的现实情况,故此,就需要对检测的精度及其范围作相应的量化,以使其在更多的领域得以广泛的应用。如美、德、日本等发达国家,计算机视觉检测系统在制造业的应用更为广泛,特别是在电子制造业中应用应用尤为广泛,在其它产业中,如汽车制造业、纺织业和木材加工业等也具有广泛的应用前景。而这一系列的广泛前景与其所具有的特性是密不可分的,如在检测产品质量上计算机视觉检测系统具有可视化、非接触、定位准确、结果量化、自动化等较为厚实的特点。利用计算机视觉检测技术还可以测量人体的三维数据,为服装制造 CAD 提供可供参考的数据;此系统的应用就目前现状来看,在工业机器人的手眼系统上的应用较为成功。除此之外,在棒材生产、无缝钢管直线的在线检测以及自由曲面检测等方面这项技术也同样得到了广泛应用,此系统的有效利用,对于之前传统方法而言,其效度较高,且不会因为主观的因素对其系统的检测产生影响,它完全可以消除传统方法使用中所存在的缺陷。
 

2 具体应用
 

2.1 拔丝模孔型检测
对于工业上检测技术的具体应用,较为突出的是工业摄像机图像的有效使用。它以卡、光学成像系统为主要基点、将计算机和监视器进行有效的组合,尽而在这两者的基础上形成并构建起现代拔丝模孔型视觉检测系统,这种系统具有较大的实用性。这个系统的具体工作流程是,首先把硅胶注入法待检测拔丝模具得到具有模型尺寸和形状的凸模,之后以光学系统的载物台为依托,将其凸模置于上,凭借光学成像系统对其作相应的放大以使其有效的成象突显于 CCD,在这一过程中,利用采集卡对相应的像作实施合理的采集,通过上述步骤的处理和进行,拔丝模孔形尺寸的大小也就得以确定。
 

2.2 车身视觉检测技术
集团化生产,原材料和零部件的标准化供应缩短了现代汽车制造业的生产周期,这同时也使视觉检测技术在汽车制造业中有了立足之地。从其车身视觉检测技术的构成或特性来看,它涉及到三维视觉传感器、机械及定位、标定、电气控制与接口和计算机等要件或因素,在这一系列的要件或因素中,又可将某些要件作相应的细化。这个系统运作时,首先车身的初步定位是由在电气控制系统控制下完成的;其次,依据专门的控制系统对所需测的具体位置作明确的定位,以此为支撑,再充分利用计算机系统对其检测点图像作适时的分析与处理;最后,再将其被测点的一系列参数经由计算机系统作确定。
 

2.3 智能焊接方面的应用
随着焊接技术的发展,它要求焊接技术能够自动识别目标环境,要能够随时精确地跟踪焊接轨迹,而且要可以调整焊接参数。如大型轮船焊接、潜艇焊接是制造它们的最重要的一环,焊接的品质直接关系到后面的组装是否能顺利正常,即使组装成功,也会对船只今后的使用寿命以及使用的安全性产生致命性影响。计算机视觉检测技术在焊接方面的应用也较为广泛,如红外摄像仪、高速摄像机以及 CCD 摄像机等高精度图像传感器和智能化图像处理方法的有效应用,装有这样系统的焊接机器能够很好地实现获取和处理强弧光以及有飞溅干扰情况的焊缝焊接,能够检测焊缝空间位置并规划焊矩姿态,它对焊接熔池的特征参数的提取是随时进行的,它不光能够预测焊接组织结构以及性能等 , 而且还能够实现特殊场合的自动焊接。
 

2.4 提高手机生产检测的精度和速度
G3 时代和智能机时代的到来,使手机技术也越来越趋于高精尖化,这时候传统的人工生产检测手段在检测速度和精度上就无法满足生产要求,此境遇下计算机视觉检测技术的有效应用,能够对手机内部零件的状况作有效的分析与检测,与此同时,手机电路板组件中的多个连接器也可进行相应的适时检测,以确保器件的正常化,而这一适时检测的重点是连接器和 PCB 底板的位置及连接器内部零件的尺寸、间距等相关参数,以及对连接器装配精度是否符合标准和内部零件损坏与否进行检测。与人工检测相比,它具有速度快、结果准确、扩展性强和性价比高的优点,该系统大大提高了质量检验的精度和效率,对于产品质和生产成本而言,都能起到相应的效果与作用。
 

3 我国计算机视觉检测技术的不足
 

尽管从理论上讲计算机视觉检测技术在制造业生产中具有上述的诸多优点,但是它在我国毕竟是一门新兴的技术,还有待于完善和发展,目前这项技术有一些不足之处:技术标准上的不完善与规范度的不完整;计算理论和传感器研究与开发的力度不强且能力有限;计算定量技术模型和标定方法的不完善。虽然还面临以上问题或存在一定的不足,但其有效的应用在我国现阶段仍有较大的作用,它的应用对于我国制造业的发展具有较大的意义。