自动化技术的发展过程是由机器逐步替代人工的过程

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1、自动化技术的发展过程是由机器逐步替代人工的过程。人的大脑、四肢、感官和神经系统就相当于自动化系统的核心控制器。人的视觉作为人本身较复杂的功能是较晚被仿真应用到自动化过程中的一种感官功能。自动化技术和计算机技术的发展为机器视觉的产生提供了技术基础，而在很多情况下，人类的视觉越来越不能满足生产的需要，因此对替代人类视觉的自动化技术有了迫切的需要。    机器视觉概述    机器视觉系统起步于20世纪80年代，是指用机器来实现人的视觉功能，也就是用机器来实现对客观的三维世界的识别。按现在的理解，人类视觉系统的感受部分是视网膜，它是一个三维采样系统。三维物体的可见

2、部分投影到网膜上，人们按照投影到视网膜上的二维图像来对该物体进行三维理解。所谓三维理解是指人们对被观察对象的形状、尺寸、离开观察点的距离、质地和运动特征（方向和速度）等的理解。    机器视觉系统的输入装置可以是摄像机、感应器等，它们都把三维的影像作为输入源，即输入机器的就是三维世界的二维投影。如果把三维客观世界到二维投影看作是一种正变换的话，那么机器视觉系统所要做的是从这种二维投影图像到三维客观世界的逆变换，也就是根据这种二维投影图像去重建三维的客观世界。机器视觉的基本构成见图1。 图1 机器视觉基本构成    机器视觉系统的处理步骤通常为：图像的获取、

3、处理、分析及输出执行。图像获取设备包括光源、摄像机等；图像处理设备包括相应的软件和硬件系统；输出设备是与制造过程相连的有关系统，包括过程控制器和报警装置、机器人等。    机器视觉的特点主要是精度高、速度快、重复性好和无疲劳。使用机器视觉可以很好地提高产品质量和自动化程度，尤其在一些不适合人工操作的危险工作环境或是对产品质量要求高的场合，机器视觉更适合替代人工。目前将近80%的工业视觉系统主要用在检测方面，包括用于提高生产效率、控制生产过程中的产品质量和采集产品数据等。    机器视觉在国外工业生产中使用较多，但在国内还处于刚起步阶段。目前在烟草行业、汽车

4、行业等多个行业中被应用。在汽车行业中的应用主要包括：    1．装配监测：车顶组装、测量发动机/齿轮组装、天窗组装、车门安装、冲压件的装载和卸载、车轮组装、座舱组装玻璃装饰、发动机装卸、运输冲压件的选取、侧板的装卸及发动机组装的柔性监测；    2．编码监测：汽车二维条码的识别；    3．完整性监测：车门主要密封，底盘密封，间隙、齐平测量；    4．粘结性监测：底板PVC涂胶。    机器视觉系统在装配方面应用范围最为广泛的是挡风玻璃和座舱的安装，其能够很好地满足高精度的安装要求。而在白车身焊接中，机器视觉应用的实例并不多。本文介绍几种在白车身制造中的

5、机器视觉系统的应用。    焊缝自动跟踪    手工或半自动焊接是依靠操作者肉眼的观察和手工的调节来实现对焊缝的跟踪。对于机器人或自动焊接专机等全自动化的焊接应用，主要靠机器的编程和记忆能力、工件及其装配的精度和一致性来保证焊枪能在工艺许可的精度范围内对准焊缝。通常，机器的重复定位精度、编程和记忆能力等已能满足焊接的要求。然而，在很多情况下，工件及其装配的精度和一致性不易满足大型工件或大批量自动焊接生产的要求，其中还存在因过热而导致的应力和变形的影响。因此，一旦遇到这些情况，就需要有自动跟踪装置，用来执行类似于手工焊中人眼与手的协调跟踪与调节的功能。这种情

6、况下，机器视觉系统就会替代人类视觉来完成类似的自动导航功能。主要的应用方式为机器视觉系统与机器人相结合，采用的焊接方式通常为弧焊和激光焊接，尤其是应用于激光焊接技术，能极大地提高焊接质量和焊接稳定性。主要应用的范围为白车身侧围框架、车顶侧围总成和车门框架等。    应用较为广泛的焊缝跟踪的视觉系统，通常采用的是激光视觉传感方式。目前这种方式技术成熟，成本合适，能适应白车身焊接中的多种板材连接方式的焊接，稳定性较好，是一种性价比较高的机器视觉解决方案。    激光视觉传感的基本原理就是光学的三角测量原理，激光束照射到目标物体的表面，形成一个光斑点，经过摄像头

7、上的透镜在光敏探测器上产生一个像点。由于激光器与摄像头的相对位置是固定的，当激光传感器与目标物体的距离发生变化时，光敏探测器上的像点位置也相应发生变化，所以根据物像的三角形关系可以计算出高度的变化，即测量了高度变化。当激光束以一定的形状扫描（扫描方式）或通过光学器件变换以光面的形式在目标物体的表面投射出线形或其他几何形状的条纹（结构光方式），在面阵的光敏探测器上就可以得到表征目标截面的激光条纹图像（见图2）。当激光传感器沿着物体表面扫描前进时，就能得到所扫描表面形状的轮廓信息。所获得的信息可用于焊缝搜索定位、焊缝跟踪、自适应焊接参数控制及焊缝成形检测等。 

8、图2 激光视觉传感的基本原理    实际应用中的焊缝跟踪系统通常由