機器視(shi)覺技術在(zai)沖壓件特征識(shi)別與檢(jian)測中(zhong)的研究

隨著現代工業的(de)發展(zhan)，沖(chong)壓件(jian)(jian)作(zuo)為(wei)(wei)工業制(zhi)造中(zhong)一種(zhong)常見的(de)零部件(jian)(jian)，其特(te)(te)征識別(bie)(bie)與檢(jian)(jian)測成為(wei)(wei)了一個重要(yao)的(de)課題。而機(ji)器(qi)(qi)視(shi)覺(jue)技術(shu)作(zuo)為(wei)(wei)一種(zhong)能夠(gou)模擬人(ren)類視(shi)覺(jue)系統進(jin)行(xing)圖像識別(bie)(bie)與分析的(de)技術(shu)，占據了沖(chong)壓件(jian)(jian)特(te)(te)征識別(bie)(bie)與檢(jian)(jian)測的(de)重要(yao)地位，并且在(zai)不斷(duan)發展(zhan)和進(jin)步。本文通過對機(ji)器(qi)(qi)視(shi)覺(jue)技術(shu)在(zai)沖(chong)壓件(jian)(jian)特(te)(te)征識別(bie)(bie)與檢(jian)(jian)測中(zhong)的(de)研究進(jin)行(xing)綜述，旨在(zai)深入(ru)了解機(ji)器(qi)(qi)視(shi)覺(jue)技術(shu)在(zai)沖(chong)壓件(jian)(jian)制(zhi)造領(ling)域(yu)的(de)應用(yong)及其優(you)勢。

沖(chong)壓(ya)件是指通過沖(chong)壓(ya)工藝將(jiang)板材加工成特(te)(te)定形狀(zhuang)的零(ling)部(bu)件，廣泛(fan)應用于(yu)汽(qi)車、電子、家電等眾多領域。沖(chong)壓(ya)件的質(zhi)量直(zhi)接影響到產(chan)品的性(xing)能和可(ke)靠性(xing)，因(yin)此對沖(chong)壓(ya)件的特(te)(te)征(zheng)識(shi)別與檢測具有重要意(yi)義。傳統的特(te)(te)征(zheng)識(shi)別與檢測方法主要依賴人(ren)工目視(shi)，效率低下，且受主觀因(yin)素影響較(jiao)大。而(er)機器(qi)視(shi)覺技(ji)術(shu)的出(chu)現(xian)，使得(de)沖(chong)壓(ya)件特(te)(te)征(zheng)識(shi)別與檢測變得(de)更加準確、高效，以及可(ke)自動化。

機器視覺技術在沖壓件特征識別中的作用

機器(qi)視覺技術通過(guo)采集(ji)、處理和分析沖(chong)壓件圖(tu)像(xiang)來實現特(te)征識(shi)別。其(qi)主要研究內容包(bao)括特(te)征提取、特(te)征分類與(yu)識(shi)別。

特征提取

特(te)征(zheng)提取(qu)(qu)是指從沖壓(ya)(ya)(ya)件(jian)(jian)圖像中(zhong)提取(qu)(qu)具有代表性、能(neng)夠表征(zheng)沖壓(ya)(ya)(ya)件(jian)(jian)特(te)征(zheng)的(de)(de)信息。常用(yong)(yong)的(de)(de)特(te)征(zheng)提取(qu)(qu)方(fang)法包括邊緣(yuan)檢(jian)測(ce)、直(zhi)(zhi)線(xian)或(huo)(huo)曲(qu)線(xian)提取(qu)(qu)、角點提取(qu)(qu)、紋理特(te)征(zheng)提取(qu)(qu)等(deng)。邊緣(yuan)檢(jian)測(ce)能(neng)夠找到沖壓(ya)(ya)(ya)件(jian)(jian)圖像中(zhong)的(de)(de)邊界(jie)線(xian)，從而(er)確(que)定沖壓(ya)(ya)(ya)件(jian)(jian)的(de)(de)外形和輪廓。直(zhi)(zhi)線(xian)或(huo)(huo)曲(qu)線(xian)提取(qu)(qu)則用(yong)(yong)于(yu)(yu)提取(qu)(qu)沖壓(ya)(ya)(ya)件(jian)(jian)中(zhong)的(de)(de)直(zhi)(zhi)線(xian)或(huo)(huo)曲(qu)線(xian)特(te)征(zheng)，如孔位、凹槽(cao)等(deng)。角點提取(qu)(qu)則可以檢(jian)測(ce)沖壓(ya)(ya)(ya)件(jian)(jian)中(zhong)的(de)(de)尖角或(huo)(huo)拐角位置，從而(er)對沖壓(ya)(ya)(ya)件(jian)(jian)的(de)(de)形狀進行(xing)判(pan)斷。紋理特(te)征(zheng)提取(qu)(qu)則用(yong)(yong)于(yu)(yu)識別(bie)沖壓(ya)(ya)(ya)件(jian)(jian)表面的(de)(de)紋理信息，以便進行(xing)材(cai)質(zhi)的(de)(de)鑒(jian)別(bie)。

特征分類與識別

特(te)征(zheng)(zheng)(zheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)類與識別是指通(tong)過(guo)機器學(xue)習算法(fa)對(dui)(dui)特(te)征(zheng)(zheng)(zheng)進(jin)行(xing)分(fen)(fen)(fen)(fen)類和(he)識別。常用的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)類與識別方法(fa)包括(kuo)支持(chi)向量機（SVM）、人工神經網絡(luo)（ANN）、卷積(ji)神經網絡(luo)（CNN）、決策樹(shu)（DT）等。SVM通(tong)過(guo)將數據(ju)投影到高維特(te)征(zheng)(zheng)(zheng)空間來實(shi)(shi)(shi)現對(dui)(dui)分(fen)(fen)(fen)(fen)類超平面的(de)定位，從而實(shi)(shi)(shi)現對(dui)(dui)沖(chong)壓(ya)(ya)件(jian)(jian)特(te)征(zheng)(zheng)(zheng)的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)類。ANN通(tong)過(guo)模擬神經元之(zhi)間的(de)相互連(lian)接和(he)信息傳遞(di)，以實(shi)(shi)(shi)現對(dui)(dui)沖(chong)壓(ya)(ya)件(jian)(jian)特(te)征(zheng)(zheng)(zheng)的(de)識別。CNN則通(tong)過(guo)多個卷積(ji)層和(he)池化層來提取圖(tu)像的(de)局部(bu)特(te)征(zheng)(zheng)(zheng)，從而實(shi)(shi)(shi)現對(dui)(dui)沖(chong)壓(ya)(ya)件(jian)(jian)特(te)征(zheng)(zheng)(zheng)的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)類和(he)識別。DT通(tong)過(guo)構建決策樹(shu)來對(dui)(dui)沖(chong)壓(ya)(ya)件(jian)(jian)特(te)征(zheng)(zheng)(zheng)進(jin)行(xing)分(fen)(fen)(fen)(fen)類，其判斷依據(ju)為沖(chong)壓(ya)(ya)件(jian)(jian)特(te)征(zheng)(zheng)(zheng)的(de)不同(tong)屬性和(he)取值。

機器視覺技術在沖壓件特征檢測中的作用

機器(qi)視覺技(ji)術在沖(chong)壓件特征(zheng)檢測(ce)(ce)中主要(yao)應用(yong)于表面缺陷檢測(ce)(ce)、尺(chi)寸測(ce)(ce)量和裝配誤差檢測(ce)(ce)。

1.表面缺陷檢測

通過(guo)機(ji)器視覺(jue)技術，可以對(dui)沖壓件(jian)表面(mian)(mian)的缺陷(xian)進行自動(dong)檢(jian)(jian)測。常用(yong)的缺陷(xian)檢(jian)(jian)測方法(fa)包括邊(bian)緣檢(jian)(jian)測、紋(wen)理差異(yi)檢(jian)(jian)測、形(xing)態學操(cao)作等(deng)。通過(guo)邊(bian)緣檢(jian)(jian)測可以得到沖壓件(jian)表面(mian)(mian)的邊(bian)界線，從而檢(jian)(jian)測表面(mian)(mian)是否存(cun)在(zai)劃痕或裂紋(wen)等(deng)缺陷(xian)。紋(wen)理差異(yi)檢(jian)(jian)測則(ze)(ze)通過(guo)比(bi)較沖壓件(jian)表面(mian)(mian)的紋(wen)理信(xin)息，實現對(dui)表面(mian)(mian)質量的判斷。形(xing)態學操(cao)作則(ze)(ze)通過(guo)對(dui)沖壓件(jian)圖像進行腐蝕、膨脹等(deng)操(cao)作，實現對(dui)缺陷(xian)的分(fen)割和識別(bie)。

2.尺寸測量

通過機(ji)器視覺(jue)技術，可以(yi)(yi)實現(xian)對沖(chong)壓(ya)(ya)(ya)(ya)件(jian)(jian)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)的(de)自動測量。常用的(de)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)測量方法(fa)(fa)包括輪廓提取、擬(ni)合算(suan)(suan)法(fa)(fa)、邊緣檢測等(deng)(deng)(deng)(deng)。通過輪廓提取可以(yi)(yi)得到(dao)沖(chong)壓(ya)(ya)(ya)(ya)件(jian)(jian)的(de)外形輪廓，從而計算(suan)(suan)出沖(chong)壓(ya)(ya)(ya)(ya)件(jian)(jian)的(de)長寬高等(deng)(deng)(deng)(deng)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)信(xin)息(xi)。擬(ni)合算(suan)(suan)法(fa)(fa)可以(yi)(yi)通過對沖(chong)壓(ya)(ya)(ya)(ya)件(jian)(jian)的(de)特殊(shu)形狀進行數學擬(ni)合，從而得到(dao)沖(chong)壓(ya)(ya)(ya)(ya)件(jian)(jian)的(de)曲率半徑等(deng)(deng)(deng)(deng)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)信(xin)息(xi)。邊緣檢測則可以(yi)(yi)得到(dao)沖(chong)壓(ya)(ya)(ya)(ya)件(jian)(jian)輪廓的(de)邊緣線，從而計算(suan)(suan)出沖(chong)壓(ya)(ya)(ya)(ya)件(jian)(jian)的(de)直徑、角度等(deng)(deng)(deng)(deng)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)信(xin)息(xi)。

3.裝配誤差檢測

通(tong)過(guo)(guo)機(ji)器視覺技(ji)術，可以實現對(dui)沖(chong)(chong)壓(ya)(ya)件(jian)(jian)裝配(pei)誤差的(de)(de)自(zi)動檢(jian)(jian)測(ce)。常用(yong)的(de)(de)裝配(pei)誤差檢(jian)(jian)測(ce)方法(fa)包括特(te)征(zheng)(zheng)點匹(pi)配(pei)、模板(ban)(ban)匹(pi)配(pei)、位置偏(pian)(pian)差檢(jian)(jian)測(ce)等。特(te)征(zheng)(zheng)點匹(pi)配(pei)通(tong)過(guo)(guo)提(ti)取沖(chong)(chong)壓(ya)(ya)件(jian)(jian)的(de)(de)特(te)征(zheng)(zheng)點，進行(xing)特(te)征(zheng)(zheng)點匹(pi)配(pei)，從而檢(jian)(jian)測(ce)沖(chong)(chong)壓(ya)(ya)件(jian)(jian)之間的(de)(de)位置偏(pian)(pian)差。模板(ban)(ban)匹(pi)配(pei)則(ze)通(tong)過(guo)(guo)提(ti)前制作一組模板(ban)(ban)圖像，與(yu)沖(chong)(chong)壓(ya)(ya)件(jian)(jian)進行(xing)匹(pi)配(pei)，從而檢(jian)(jian)測(ce)沖(chong)(chong)壓(ya)(ya)件(jian)(jian)之間的(de)(de)偏(pian)(pian)移情況。位置偏(pian)(pian)差檢(jian)(jian)測(ce)則(ze)通(tong)過(guo)(guo)計算沖(chong)(chong)壓(ya)(ya)件(jian)(jian)的(de)(de)中心(xin)位置和旋轉角(jiao)度等信息，從而檢(jian)(jian)測(ce)沖(chong)(chong)壓(ya)(ya)件(jian)(jian)之間的(de)(de)錯(cuo)位程度。

機器視覺技術在沖壓件特征識別與檢測中的優勢

1.準確性高

機器視覺技術能夠對(dui)沖壓件(jian)圖(tu)像進(jin)行精確的特征提取和分類(lei)，從而實現對(dui)沖壓件(jian)特征的準確識別與檢測(ce)。

2.自動化程度高

機器視(shi)覺(jue)技術(shu)能夠(gou)實現對沖壓件特征(zheng)的自(zi)動提取、分類(lei)與識(shi)別(bie)，不(bu)依(yi)賴于人工目(mu)視(shi)，大(da)大(da)提高(gao)了特征(zheng)識(shi)別(bie)與檢測的效(xiao)率。

3.實時性強

機器視覺技術(shu)能夠以(yi)很(hen)快的速度處(chu)理沖壓件圖像，并實時反(fan)饋特征識別與檢測結果，適用于大量(liang)沖壓件的連續(xu)生(sheng)產。

綜(zong)上所述(shu)，機(ji)器視(shi)覺(jue)技(ji)術在沖(chong)壓件(jian)(jian)特征識別與檢測(ce)中具有很大(da)優勢。通過圖像處理和(he)分析，可以實現(xian)對(dui)沖(chong)壓件(jian)(jian)的(de)尺寸、形狀和(he)裝配誤差(cha)等關鍵特征的(de)自動(dong)提(ti)取和(he)檢測(ce)。機(ji)器視(shi)覺(jue)技(ji)術具有高(gao)準確(que)性、高(gao)自動(dong)化程(cheng)(cheng)度和(he)強實時性等特點(dian)，能(neng)夠大(da)大(da)提(ti)高(gao)特征識別與檢測(ce)的(de)效率和(he)精確(que)度。在沖(chong)壓件(jian)(jian)生產(chan)過程(cheng)(cheng)中，應(ying)用機(ji)器視(shi)覺(jue)技(ji)術能(neng)夠提(ti)高(gao)生產(chan)質量，減少(shao)人(ren)工錯(cuo)誤，提(ti)高(gao)生產(chan)效率和(he)降低成本(ben)。因此，機(ji)器視(shi)覺(jue)技(ji)術在沖(chong)壓件(jian)(jian)行業的(de)應(ying)用前景廣闊，具有重要意義。

MasterAlign視覺對位系統主要有四個功能：

1.機(ji)器(qi)人引(yin)導和定位(wei)，機(ji)器(qi)視覺(jue)引(yin)導系統能(neng)夠(gou)快速準確(que)的找到被測零件并確(que)認其位(wei)置，

2.視(shi)覺對(dui)位檢測(ce)，檢測(ce)生(sheng)產(chan)線上產(chan)品的(de)質(zhi)量問(wen)題。

3.高精(jing)度檢(jian)測，在(zai)人眼無法檢(jian)測無法達到(dao)的精(jing)密度時通過視覺(jue)對位檢(jian)測可(ke)達u級。

4.識別，在(zai)利用(yong)機器(qi)視覺對(dui)(dui)圖像進行處(chu)理(li)、分析和理(li)解，已識別各種不同(tong)模式的目標和對(dui)(dui)象。