傳統(tǒng)制造業(yè)因?yàn)樾枨蟮奶嵘靶袠I(yè)技術(shù)升級(jí)，正面臨數(shù)字化轉(zhuǎn)型的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。特別是在疫情到來(lái)后，人員流動(dòng)與疫情管控的不確定性讓系統(tǒng)集成商的設(shè)備調(diào)試維護(hù)，生產(chǎn)型企業(yè)的設(shè)備操作，都帶來(lái)了更大難題。越來(lái)越多的工廠與設(shè)備需要無(wú)人化、智能化、易維護(hù)的設(shè)備控制解決方案。

　　研華推出智能化產(chǎn)線邊緣控制解決方案，可以將智能裝備中需要的邊緣計(jì)算、機(jī)器視覺以及設(shè)備遠(yuǎn)程運(yùn)維診斷功能整合，有效提高設(shè)備生產(chǎn)效率和良品率，降低運(yùn)維管理成本與能源消耗。

　　以視頻中智能激光加工設(shè)備為例，通過(guò)研華智能產(chǎn)線邊緣控制方案實(shí)現(xiàn)了整線從信息化派單、機(jī)器手視覺定位抓取上料控制、傳送帶傳遞、加工件視覺定位補(bǔ)正及入料瑕疵檢測(cè)、激光加工、成品品質(zhì)檢測(cè)、機(jī)器手品質(zhì)分檢下料控制、 產(chǎn)數(shù)據(jù)上云等一整套智能化操作流程。

　　圖1系統(tǒng)架構(gòu)圖

　　1 邊緣控制平臺(tái)

　　(1)方案配置

　　平臺(tái)方案：研華嵌入式邊緣控制器 AMAX-658 Intel I7處理器;

　　I/O模塊：AMAX-5000插片式 EtherCAT I/O模塊;

　　軟件方案：Win10操作系統(tǒng);

　　控制軟件：研華CODESYS控制軟件。

　　(2)方案功能

　　l 邊緣側(cè)統(tǒng)籌：

　　作為邊緣側(cè)核心，通過(guò)多種工業(yè)總線，將控制系統(tǒng)、機(jī)器人控制、伺服控制、激光器控制進(jìn)行整合;

　　l 自動(dòng)化控制：

　　通過(guò)CODESYS軟PLC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高精度運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器人控制與激光控制;

　　l 信息化對(duì)接：

　　在Windows系統(tǒng)中，通過(guò)研華 MachineUnite 設(shè)備云智聯(lián)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)將設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)上傳云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程運(yùn)維，設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與預(yù)測(cè)保養(yǎng)。

　　(3)產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

　　l 總線豐富

　　研華邊緣控制器支持多種工業(yè)總線，將現(xiàn)場(chǎng)多種外設(shè)與執(zhí)行器件整合，解決多廠家集成問(wèn)題;

　　l 項(xiàng)目快速落地

　　既可以支持自動(dòng)化工程師熟悉的PLC編程語(yǔ)言，也可以支持信息化工程師熟悉的C/C#，MATLAB，Labview，Python等語(yǔ)言，有利于工程團(tuán)隊(duì)人員協(xié)作，減少項(xiàng)目施工時(shí)間;

　　l 提高穩(wěn)定性

　　相比于傳統(tǒng)方案需要多個(gè)設(shè)備通過(guò)網(wǎng)線串聯(lián)，AMAX-658一臺(tái)控制器整合IPC與PLC功能，有效減少現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)線插口數(shù)量，提供硬件穩(wěn)定性。分核分系統(tǒng)架構(gòu)，也能將IPC的信息處理能力與PLC的實(shí)時(shí)安全特點(diǎn)結(jié)合;

　　l 提高加工節(jié)拍

　　通過(guò)內(nèi)部總線協(xié)議將信息快速交互，提供信息交互速度，整體提高設(shè)備加工節(jié)拍;

　　l 智能化

　　整套方案將自動(dòng)化控制與信息化傳遞分析整合，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人化加工。支持WIFI與4G功能，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程運(yùn)維，方便設(shè)備快速升級(jí)。

　　2 機(jī)器視覺定位、檢測(cè)

　　研華智能化產(chǎn)線方案集成應(yīng)用了研華智能視覺軟件VisionNavi的視覺定位、無(wú)序抓取、瑕疵檢測(cè)等軟件功能，以及研華千兆、萬(wàn)兆工業(yè)相機(jī)等視覺產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了與邊緣控制平臺(tái)的無(wú)縫整合。

　　其中，視覺位置校正、加工質(zhì)量檢測(cè)等功能解決了傳統(tǒng)流水線人工上料、人工全檢的難題，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)節(jié)省了人力成本，從而實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)機(jī)械化生產(chǎn)。

　　視覺檢測(cè)數(shù)據(jù)如產(chǎn)能、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)良率等統(tǒng)計(jì)后上傳，配合研華MachineUnite 設(shè)備云智聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行智能化分析和管理。

　　第一站：無(wú)序上料

　　配合機(jī)械手控制，智能視覺軟件VisionNavi在識(shí)別產(chǎn)品后，可將產(chǎn)品位置信息上傳至視覺控制平臺(tái)，由控制平臺(tái)下達(dá)命令至機(jī)械手自動(dòng)抓取上料。全程無(wú)需人工干預(yù)，進(jìn)料隨意放置，無(wú)需提前進(jìn)行人工規(guī)整排序，大量減少所需人工。

圖2 無(wú)序抓取軟件畫面

　　產(chǎn)品配置如下：

　　視覺系統(tǒng)：研華智能視覺軟件VisionNavi;

　　相機(jī)：QCAM系列萬(wàn)兆工業(yè)相機(jī)(2500萬(wàn)像素);

　　光源：背光 ;

　　視覺控制平臺(tái)：研華機(jī)器視覺控制器AIIS-3410。

　　第二站：待加工產(chǎn)品入料檢測(cè)及視覺定位

　　實(shí)現(xiàn)待加工品在加工前的產(chǎn)品質(zhì)量，避免前段工序不良品的流入，從而導(dǎo)致加工過(guò)程的材料及工時(shí)的浪費(fèi)。因?yàn)樯婕爱a(chǎn)品高精度加工，需要在入料前對(duì)產(chǎn)品做位置定位的視覺計(jì)算，將產(chǎn)品偏移位置回傳控制平臺(tái)提供后續(xù)激光加工所需位置資料。

　　入料質(zhì)量檢測(cè)，檢測(cè)出OK產(chǎn)品會(huì)引導(dǎo)機(jī)械手抓取到良品放料區(qū)，檢測(cè)NG產(chǎn)品會(huì)引導(dǎo)機(jī)械手抓取到次品放料區(qū)。

圖3 入料檢及位置校正(OK)

圖4 入料檢及位置校正(NG)

　　產(chǎn)品配置如下：

　　視覺系統(tǒng)：研華智能視覺軟件VisionNavi;

　　相機(jī)：QCAM系列千兆工業(yè)相機(jī)(500萬(wàn)像素);

　　光源：背光;

　　視覺控制平臺(tái)：研華機(jī)器視覺控制器AIIS-3410。

　　第三站：成品出料品質(zhì)檢測(cè)

　　在激光加工過(guò)后，此站會(huì)針對(duì)產(chǎn)品加工過(guò)后做產(chǎn)品瑕疵檢測(cè)，分選出成品中的合格品或是在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)印、漏打、位置偏移…..等瑕疵品，并將檢測(cè)結(jié)果上傳至控制平臺(tái)，控制平臺(tái)憑回傳數(shù)據(jù)，控制機(jī)械手會(huì)依視覺判斷數(shù)據(jù)將合格品及不良品做分區(qū)擺放。

圖5成品品質(zhì)檢驗(yàn)(OK)

圖6成品品質(zhì)檢驗(yàn)(NG)

　　產(chǎn)品配置如下：

　　視覺系統(tǒng)：研華智能視覺軟件VisionNavi;

　　相機(jī)：QCAM系列千兆工業(yè)相機(jī)(1000萬(wàn)像素);

　　光源：同軸光 ;

　　視覺控制平臺(tái)：研華機(jī)器視覺控制器AIIS-3410。

　　3 智能視覺軟件VisionNavi優(yōu)勢(shì)

　　l 快速配置

　　快速配置視覺方案，節(jié)省視覺項(xiàng)目開發(fā)時(shí)間;

　　l 模板匹配

　　優(yōu)秀的模板匹配方案，有效解決了產(chǎn)品不平整、陰影等問(wèn)題;

　　l 更多的產(chǎn)品兼容性

　　VisionNavi可建立多個(gè)不同的模板，可實(shí)現(xiàn)不同產(chǎn)品的分類檢測(cè)

　　l 檢測(cè)速度更快

　　VisionNavi采用多線程同步并行處理方式，既有穩(wěn)定的檢測(cè)結(jié)果的同時(shí)也有速度上的提高;

　　l 更豐富的輸出方式

　　VisionNavi支持TCP/IP、IO、RS232等方式輸出，可以直接和西門子、三菱等PLC進(jìn)行通訊;

　　l 更簡(jiǎn)單的標(biāo)定方式

　　VisionNavi提供多種標(biāo)定方式，工具化操作，可實(shí)現(xiàn)一鍵標(biāo)定、二維碼標(biāo)定板標(biāo)定等方式。

　　4 設(shè)備遠(yuǎn)程運(yùn)維

圖7 研華MachineUnite設(shè)備云智聯(lián)系統(tǒng)

　　研華MachineUnite設(shè)備云智聯(lián)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)包括：

　　l 全局監(jiān)控

　　可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備UPH監(jiān)控，能耗監(jiān)控，設(shè)備故障監(jiān)控;

　　l 預(yù)防保養(yǎng)

　　根據(jù)計(jì)劃實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵零部件-激光頭的壽命管理。提升設(shè)備壽命

　　l 數(shù)據(jù)分析

　　建立節(jié)能建議模型，失效預(yù)測(cè)，改善工藝;

　　l 遠(yuǎn)程運(yùn)維

　　通過(guò)VPN實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程故障調(diào)試，遠(yuǎn)程檢修與配方升級(jí)。

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