張學(xué)友 時(shí)春峰

柔性測(cè)量系統(tǒng)的目的是針對(duì)多批次、多品種工件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量，獲取工件信息以及各種外觀特征的實(shí)際形狀位置尺寸，通過(guò)獲取的測(cè)量數(shù)據(jù)分析處理，進(jìn)而反饋各加工過(guò)程，以便最大限度的提升效率，節(jié)省成本。而如何反應(yīng)加工過(guò)程，根據(jù)哪些信息或測(cè)量特征反饋是重中之重，因此，能夠快速高效的獲取工件的“身份證”即ID身份代碼就至關(guān)重要了，該信息對(duì)提高測(cè)量數(shù)據(jù)的可追溯性，精確的統(tǒng)計(jì)分析以及反饋加工過(guò)程是不可或缺的。

一、引言

隨著“中國(guó)制造2025”指導(dǎo)思想、戰(zhàn)略部署的深入，制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化已成為新一輪工業(yè)革命的核心技術(shù)，而該技術(shù)的基礎(chǔ)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)制造過(guò)程的柔性化和智能化;柔性制造系統(tǒng)的諸多優(yōu)點(diǎn)也越來(lái)越凸顯，例如，提高設(shè)備的利用率、減少設(shè)備投資、減少人工費(fèi)用、可使生產(chǎn)制造過(guò)程有快速的應(yīng)變能力，系統(tǒng)的靈活性高等優(yōu)點(diǎn)。

我國(guó)要打造自己的“中國(guó)制造2025”，作為根基的質(zhì)量要素顯得至關(guān)重要，而作為質(zhì)量要素的關(guān)鍵是測(cè)量環(huán)節(jié)，測(cè)量的水平不僅可以有效降低流向市場(chǎng)的不合格品數(shù)量，結(jié)合數(shù)字化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)過(guò)程閉環(huán)反饋加工制作過(guò)程，顯著降低質(zhì)量成本。

故而，柔性測(cè)量系統(tǒng)受到越來(lái)越多客戶的青睞，而要實(shí)現(xiàn)柔性測(cè)量，工件信息的獲取即識(shí)別系統(tǒng)必不可少，下面針對(duì)不同的客觀需求對(duì)工件識(shí)別系統(tǒng)在柔性測(cè)量系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以及對(duì)典型行業(yè)使用的識(shí)別系統(tǒng)做相應(yīng)闡述。

二、識(shí)別系統(tǒng)

1、RFID識(shí)別系統(tǒng)

RFID （Radio Frequency Identification）技術(shù)，又稱無(wú)線射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，可通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。

RFID識(shí)別系統(tǒng)包括可存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的芯片以及讀寫器組成，而讀寫器又分為固定式和手持式兩種，作為工業(yè)自動(dòng)化的領(lǐng)頭行業(yè)——汽車行業(yè)在RFID的應(yīng)用上較早并最為普遍，使用RFID技術(shù)可以提升整個(gè)制作過(guò)程價(jià)值鏈的透明度，節(jié)省生產(chǎn)制造及流通環(huán)節(jié)的成本。

在柔性測(cè)量系統(tǒng)中，工件的RFID信息均可通過(guò)讀寫器讀取并進(jìn)行處理，如工件的類型、工序、ID、生產(chǎn)的機(jī)臺(tái)號(hào)、刀具信息等等，柔性測(cè)量系統(tǒng)可自動(dòng)讀取芯片信息，獲取測(cè)量程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)測(cè)量，將測(cè)量結(jié)果和數(shù)據(jù)寫入芯片以及上傳到MES系統(tǒng)。通過(guò)RFID識(shí)別系統(tǒng)，可大大提高現(xiàn)場(chǎng)工序間的識(shí)別過(guò)程和減少人工導(dǎo)致的識(shí)別錯(cuò)誤，顯著提高工件信息（包括制造過(guò)程及測(cè)量數(shù)據(jù)）的可追溯性。

2、條碼/二維碼識(shí)別系統(tǒng)

條形碼（barcode）是將寬度不等的多個(gè)黑條和空白，按照一定的編碼規(guī)則排列，表達(dá)一組信息的圖形標(biāo)識(shí)符。二維碼是在平面二維方向上記錄信息的圖形，它充分利用了平面上的二維空間，大大提升了信息密度，使得在小面積上編碼大數(shù)據(jù)成為可能;其次由于它超強(qiáng)的糾錯(cuò)能力，即使大面積受損也能被正確識(shí)別。

在柔性測(cè)量系統(tǒng)中，通過(guò)掃碼槍可獲取工件的條碼/二維碼內(nèi)容，正確解析后可獲取工件的具體信息，比如工件類型、ID等。由于條形碼/二維碼數(shù)據(jù)是固定的且長(zhǎng)度有限，無(wú)法包含工件全部相關(guān)信息以及生產(chǎn)制造過(guò)程中的動(dòng)態(tài)信息，因此在產(chǎn)線中需要結(jié)合生產(chǎn)制造系統(tǒng)，獲取工件的其他關(guān)聯(lián)信息，比如：制造機(jī)臺(tái)、生產(chǎn)時(shí)間，工序信息、測(cè)量結(jié)果以及加工刀具信息等;這些信息經(jīng)柔性測(cè)量系統(tǒng)整合處理后，可匯總到測(cè)量報(bào)告、或上傳到MES系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫(kù)中，有效提高了工件檢測(cè)信息的可追溯性;另外，通過(guò)有效追溯工件測(cè)量數(shù)據(jù)可進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)刀補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的加工 —檢測(cè)閉環(huán)，使加工質(zhì)量穩(wěn)步提升。

3、圖像識(shí)別系統(tǒng)

當(dāng)工件既沒(méi)有RFID也沒(méi)有條碼/二維碼時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)柔性混線測(cè)量顯得很難實(shí)現(xiàn)，但是隨著工業(yè)視覺(jué)圖像識(shí)別技術(shù)的日漸成熟，通過(guò)圖像識(shí)別技術(shù)配合傳感器使用，同樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工件類型的識(shí)別。

視覺(jué)圖像識(shí)別是將工件的固有基準(zhǔn)圖像及相關(guān)信息進(jìn)行綁定，產(chǎn)線應(yīng)用時(shí)，視覺(jué)獲取的圖像與基準(zhǔn)圖像進(jìn)行比對(duì)，通過(guò)識(shí)別閾值判斷工件圖像與基準(zhǔn)圖像的一致性，進(jìn)而判斷工件類型。工件如果二維投影圖像相似，通過(guò)視覺(jué)圖像系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行有效區(qū)分時(shí)，可通過(guò)增加傳感器進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn)工件類型;例如，回轉(zhuǎn)體零件識(shí)別時(shí)，可通過(guò)視覺(jué)識(shí)別正面圖像，利用尺寸傳感器識(shí)別工件的厚度和直徑，通過(guò)三個(gè)信息最終確認(rèn)工件的唯一類型。

確定好工件類型后，柔性測(cè)量系統(tǒng)就可以根據(jù)工件類型調(diào)用相應(yīng)的測(cè)量程序?qū)崿F(xiàn)工件的測(cè)量，由于流水線加工時(shí)，工件沒(méi)有唯一的ID身份編碼，其測(cè)量信息的可追溯性稍差;但是通過(guò)有效的數(shù)據(jù)處理，將一批同樣工件的測(cè)量數(shù)據(jù)集中分析，仍可以獲知工件的整體加工質(zhì)量趨勢(shì)，以便相應(yīng)的反饋加工過(guò)程，達(dá)到提升質(zhì)量的目標(biāo)。

視覺(jué)圖像識(shí)別系統(tǒng)不僅用于簡(jiǎn)單的圖像識(shí)別，還可以用于識(shí)別工件位姿，以引導(dǎo)柔性測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，例如：回轉(zhuǎn)體工件在運(yùn)輸過(guò)程中位姿不確定，可通過(guò)視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)對(duì)工件進(jìn)行拍照識(shí)別，獲取實(shí)際工件位姿，包括定位中心坐標(biāo)及角度等，通過(guò)位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)工件位姿調(diào)整，或直接引導(dǎo)柔性測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工件的檢測(cè);另外，應(yīng)用視覺(jué)圖像系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的外觀尺寸測(cè)量。

三、結(jié)論

綜上所述，柔性測(cè)量系統(tǒng)的目的是實(shí)現(xiàn)多種工件的柔性自動(dòng)測(cè)量，并能自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)分揀和保存測(cè)量結(jié)果，提升整個(gè)加工測(cè)量過(guò)程的效率，提高工件數(shù)據(jù)的可追溯性，根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果進(jìn)行智能刀補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)加工—測(cè)量過(guò)程的閉環(huán)。工件識(shí)別系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)該目的的第一步，因此，工件識(shí)別系統(tǒng)在柔性自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)中至關(guān)重要…