張曉峰

（河南中煙黃金葉生產(chǎn)制造中心，河南鄭州 450016）

1 研究背景

目前，卷煙廠制絲線在過程控制精度和信息化水平方面，與原來相比均有較大程度的提高。在使用新設(shè)備或新控制模式時(shí)，如果出現(xiàn)操作失誤或設(shè)備故障等，仍存在一定的質(zhì)量隱患。制絲線使用的高架庫在生產(chǎn)過程中，如果WMS（Warehouse Management System，倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)）和WCS（Warehouse Control System，倉儲(chǔ)控制系統(tǒng)）出現(xiàn)信息錯(cuò)誤或丟失的情況下，容易造成混批錯(cuò)牌的質(zhì)量事故，存在很大的質(zhì)量隱患。

防差錯(cuò)技術(shù)就是一種改進(jìn)工具、技術(shù)和過程進(jìn)行預(yù)防錯(cuò)誤的方法，可以在錯(cuò)誤變成質(zhì)量事故前防止或者檢測(cè)到。通過應(yīng)用防差錯(cuò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)將發(fā)生質(zhì)量事故的隱患自動(dòng)提前排除，或者在質(zhì)量事故即將發(fā)生時(shí)產(chǎn)生提示或報(bào)警及時(shí)處理，可以從根本上解決錯(cuò)誤問題。

2 存在問題

制絲線上使用的高架庫主要用于保存多批次成品煙絲或者半成品或者原料，實(shí)現(xiàn)制絲生產(chǎn)緩沖與調(diào)度調(diào)節(jié)的作用。在高架庫進(jìn)出庫過程中，因?yàn)椴僮魅藛T的疏忽、人工操作進(jìn)出庫錯(cuò)誤、庫存信息錯(cuò)誤、RFID（Radio Frequency Identification，射頻識(shí)別技術(shù)）芯片讀寫錯(cuò)誤、供電系統(tǒng)臨時(shí)斷電等原因，容易發(fā)生批次成品煙絲混批或者錯(cuò)牌的工藝質(zhì)量事故。這類混批或錯(cuò)牌事故一般不容易被發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重影響成品卷煙產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的穩(wěn)定性和均勻性。

目前高架庫進(jìn)出庫主要通過PLC 讀寫周裝箱上安裝的RFID 芯片信息，然后上傳到倉儲(chǔ)管理控制系統(tǒng)中，通過讀寫數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)掌握庫存及進(jìn)出庫信息。一旦出現(xiàn)信息錯(cuò)誤，需要專業(yè)技術(shù)人員查看任務(wù)日志、后臺(tái)手動(dòng)查詢等方法來解決，存在查找困難耗時(shí)長(zhǎng)影響正常生產(chǎn)安排等問題。因此急需一種使用方便、維護(hù)簡(jiǎn)單又能實(shí)現(xiàn)高架庫進(jìn)出庫防差錯(cuò)技術(shù)的控制方法，與高架庫倉儲(chǔ)管理控制系統(tǒng)結(jié)合形成冗余，用于判斷進(jìn)出庫信息是否正確，避免出現(xiàn)混批錯(cuò)牌的現(xiàn)象。

3 主要內(nèi)容

在高架庫使用視頻圖像識(shí)別系統(tǒng)的防差錯(cuò)技術(shù)，作為輔助方法判斷倉儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫信息是否準(zhǔn)確，可以有效防止在生產(chǎn)過程中發(fā)生混批錯(cuò)牌的工藝質(zhì)量事故，把潛在的質(zhì)量隱患消滅在萌芽狀態(tài)，盡量從源頭采取措施上消滅質(zhì)量事故產(chǎn)生的條件，或者采取必要的報(bào)警機(jī)制，將質(zhì)量事故造成的損失降到最低點(diǎn)，避免煙絲重復(fù)加工、降級(jí)使用或報(bào)廢。本研究的主要內(nèi)容是提供一種煙草制絲線高架庫進(jìn)出庫防差錯(cuò)控制方法，監(jiān)控高架庫進(jìn)出庫是否按照工藝要求分批次進(jìn)出庫，實(shí)現(xiàn)防差錯(cuò)的控制效果。

3.1 關(guān)鍵技術(shù)

3.1.1 視頻圖像識(shí)別系統(tǒng)

視頻圖像識(shí)別系統(tǒng)采用OCR（Optical Character Recognition，光學(xué)字符識(shí)別）技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)出入高架庫周轉(zhuǎn)箱號(hào)數(shù)字標(biāo)簽的識(shí)別，通過圖像進(jìn)行對(duì)高架庫周轉(zhuǎn)箱號(hào)進(jìn)行分析。該系統(tǒng)由硬件和軟件組成。硬件包括工業(yè)相機(jī)/光譜相機(jī)/3D 相機(jī)、工業(yè)鏡頭、視覺光源及其配件組成，用于識(shí)別出入庫的周轉(zhuǎn)箱號(hào)。軟件包括操作界面、識(shí)別算法、特定功能、數(shù)據(jù)顯示等組成，可以判斷當(dāng)前生產(chǎn)批次是否包含該周裝箱號(hào)，還可以判斷當(dāng)前生產(chǎn)批次是否開始和結(jié)束。

3.1.2 工業(yè)以太網(wǎng)通信技術(shù)

基于視頻圖像識(shí)別系統(tǒng)的判斷結(jié)果，需要在監(jiān)控畫面中產(chǎn)生報(bào)警信息，并控制相應(yīng)的高架庫輸送設(shè)備停止運(yùn)行，才能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用防差錯(cuò)技術(shù)來防止混批錯(cuò)牌的目標(biāo)。所以還需要建立視頻圖像識(shí)別系統(tǒng)與高架庫PLC 控制系統(tǒng)、WINCC 監(jiān)控畫面之間的工業(yè)以太網(wǎng)通信，就可以實(shí)現(xiàn)三者之間的信息交互。

3.2 實(shí)施步驟

目前，每一個(gè)周轉(zhuǎn)箱在箱體周圍四面固定的位置都寫有一個(gè)明顯的周轉(zhuǎn)箱號(hào)，結(jié)合讀取RFID 芯片可以區(qū)分不同批次的周轉(zhuǎn)箱。利用視頻圖像識(shí)別系統(tǒng)的視頻識(shí)別裝置讀取裝箱入庫時(shí)的周裝箱號(hào)，按照不同一批次物料存入視頻圖像識(shí)別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。在個(gè)批次物料的周轉(zhuǎn)箱出庫時(shí)，利用視頻圖像識(shí)別系統(tǒng)的視頻識(shí)別裝置讀取出庫的周裝箱號(hào)，出庫的每個(gè)周轉(zhuǎn)箱號(hào)與該批次存入數(shù)據(jù)庫的周轉(zhuǎn)箱號(hào)進(jìn)行比對(duì)，判斷該周轉(zhuǎn)箱是否屬于該批次。比對(duì)成功，則允許翻箱；否則不允許翻箱并產(chǎn)生報(bào)警。在批次結(jié)束時(shí)，視頻圖像識(shí)別系統(tǒng)判斷該批次所有周轉(zhuǎn)箱是否完全出庫。如果沒有完全出庫則產(chǎn)生報(bào)警，禁止下一批出庫（圖1）。

以箱式儲(chǔ)絲高架庫為例，本發(fā)明所述的一種煙草制絲線高架庫防差錯(cuò)控制方法依次包括以下步驟：

（1）當(dāng)一批次成品煙絲開始裝箱入庫前，將該批次煙絲的牌號(hào)代碼和批次代碼輸入到自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。

（2）當(dāng)一批次成品煙絲開始裝箱入庫時(shí)，一個(gè)周轉(zhuǎn)箱裝箱完成運(yùn)行到讀寫RFID 信息的輸送輥時(shí)，自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)讀取裝箱后該周轉(zhuǎn)箱號(hào)，和牌號(hào)代碼、批次代碼關(guān)聯(lián)后記錄在自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。

（3）判斷該批次成品煙絲裝箱任務(wù)是否完成，如果裝箱任務(wù)沒有完成，則重復(fù)步驟（2）繼續(xù)裝箱。如果裝箱任務(wù)已經(jīng)完成，則進(jìn)入下一個(gè)步驟。

（4）在該批次成品煙絲一個(gè)周轉(zhuǎn)箱出庫翻箱時(shí)，自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)讀取該周轉(zhuǎn)箱號(hào)后，與保存在自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中該批次的周轉(zhuǎn)箱號(hào)進(jìn)行比對(duì)，判斷是否屬于該批次周轉(zhuǎn)箱號(hào)。

（5）如果自動(dòng)判斷該周轉(zhuǎn)箱號(hào)不屬于該批次成品煙絲，禁止該周轉(zhuǎn)箱進(jìn)入翻箱工序，發(fā)出聲光報(bào)警提示操作人員進(jìn)行處理。正確處理后，重復(fù)步驟（4）進(jìn)入下一個(gè)周轉(zhuǎn)箱出庫。

（6）如果自動(dòng)判斷該周轉(zhuǎn)箱號(hào)屬于該批次成品煙絲，允許該周轉(zhuǎn)箱進(jìn)入翻箱工序。

（7）判斷該批次成品煙絲出庫翻箱任務(wù)是否完成，如果出庫翻箱任務(wù)沒有完成，則重復(fù)步驟（4）繼續(xù)出庫翻箱。

（8）如果出庫翻箱任務(wù)已完成，判斷該批次成品煙絲周轉(zhuǎn)箱是否完全出庫。

（9）如果判斷該批次成品煙絲周轉(zhuǎn)箱沒有完全出庫，禁止開始下一批次成品煙絲出庫翻箱。在自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)控制界面上彈出報(bào)警信息并顯示該批次成品煙絲沒有出庫的周轉(zhuǎn)箱號(hào)，發(fā)出聲光報(bào)警提示操作人員進(jìn)行處理。一批次成品煙絲出庫翻箱。

4 取得成效

4.1 項(xiàng)目成效

基于視頻圖像識(shí)別系統(tǒng)的高架庫防差錯(cuò)技術(shù)，提供了一種卷煙批次號(hào)及牌號(hào)防差錯(cuò)控制方法，通過裝箱入庫時(shí)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)讀取并記錄周轉(zhuǎn)箱號(hào)和批次牌號(hào)信息，在出庫翻箱時(shí)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)讀取周轉(zhuǎn)箱號(hào)后與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫該批次信息進(jìn)行比對(duì)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，并控制高架庫進(jìn)出庫操作，防止混批錯(cuò)牌事故的發(fā)生，提高了信息對(duì)比的及時(shí)性，保證成品卷煙內(nèi)在質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性。該技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)高架庫在正常生產(chǎn)過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)控批次入庫與批次出庫的周轉(zhuǎn)箱號(hào)是否一致，判斷該批次周轉(zhuǎn)箱是否完全出庫，而且可以實(shí)現(xiàn)集控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控批次庫存信息。

4.2 推廣應(yīng)用

視頻圖像識(shí)別系統(tǒng)通過圖像攝取裝置抓取圖像并經(jīng)由計(jì)算機(jī)結(jié)合圖像處理算法、模式識(shí)別算法等完成人工視覺模擬的技術(shù)，在近年來人工智能技術(shù)飛速發(fā)展的大背景下也不斷取得創(chuàng)新、突破，在諸多領(lǐng)域得到了深入的應(yīng)用推廣。該防差錯(cuò)技術(shù)還可以應(yīng)用到制絲線的箱式儲(chǔ)葉高架庫中，推廣應(yīng)用到其他廠家制絲線使用周轉(zhuǎn)箱作為存儲(chǔ)單元的高架庫中。

4.3 發(fā)展趨勢(shì)

隨著企業(yè)對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)的要求越來越高，對(duì)于高效率、低成本的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備的需求也將會(huì)越來越強(qiáng)烈。因此，基于機(jī)器視覺的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)技術(shù)將是人工智能技術(shù)方向以及設(shè)備、部件檢測(cè)及智能維護(hù)應(yīng)用方向發(fā)展的一大重要趨勢(shì)。

5 結(jié)論

將視頻圖像識(shí)別系統(tǒng)、倉儲(chǔ)控制系統(tǒng)和PLC 控制系統(tǒng)結(jié)合在一起，作為輔助方法判斷高架庫數(shù)據(jù)信息傳遞是否異常，能夠有效避免制絲線高架庫混批錯(cuò)牌的質(zhì)量隱患。