彭龍　黨三磊　趙炳輝　姚智聰

摘要：針對通訊模塊檢定效率不高的技術(shù)問題，提出了通訊模塊自動化柔性檢定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，對系統(tǒng)的整體架構(gòu)、工作過程以及工作效果進(jìn)行了深入研究和設(shè)計(jì)。文章引用互聯(lián)網(wǎng)、云數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，增加了檢定線體的承載容量，提高了線體的兼容性，檢測數(shù)據(jù)穩(wěn)定、可靠，實(shí)現(xiàn)了檢定過程的智能化、信息化、自動化和標(biāo)準(zhǔn)化。通過試運(yùn)行，對性能指標(biāo)進(jìn)行了分析和比對，文中設(shè)計(jì)的方案檢定效率明顯，適用于大規(guī)模的通訊模塊檢測，具有較好的實(shí)用價(jià)值和推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：通訊模塊;自動化;柔性;動態(tài)視覺;圖像采集;多級定位

中圖分類號：TM933? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1001-1390（2019）00-0000-00

0 引 言

用電信息采集系統(tǒng)涉及到千家萬戶的電費(fèi)結(jié)算[1]，近年來，隨著電力用戶信息采集系統(tǒng)功能應(yīng)用不斷完善、電能信息采集技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，智能電能表越來越多地成為智能電網(wǎng)獲取電量信息的重要原始信息節(jié)點(diǎn)，是建設(shè)和發(fā)展堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)、實(shí)現(xiàn)電能信息采集自動化和智能化的基礎(chǔ)[2]。

目前，傳統(tǒng)的人工檢測模式遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場需求，生產(chǎn)效率低下。因此，就需要自動化智能檢定的方式實(shí)現(xiàn)通訊模塊的外觀和功能等綜合檢定，使得減少對場地、人員、物資等的需求，降低生產(chǎn)成本。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

通訊模塊檢測系統(tǒng)是由立體倉庫、倉儲接駁單元、射頻識別單元、周轉(zhuǎn)箱、上料工裝、下料工裝、自動化上料單元、自動化下料單元、周轉(zhuǎn)箱輸送線、對接裝置、柔性輸送線、外觀檢測單元、圖像采集單元、自動化分揀單元等部分組成的復(fù)雜自動化系統(tǒng)，如圖1所示。本方案運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)思路，采用先進(jìn)集成化檢定理念，將互聯(lián)網(wǎng)、云數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用于自動化檢定流水線，實(shí)現(xiàn)檢定過程的智能化、信息化、自動化、標(biāo)準(zhǔn)化[12-14]。

在本設(shè)計(jì)方案中，通常可進(jìn)行的檢測項(xiàng)目有模塊外觀檢測和模塊功能檢測。任務(wù)開始時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)管理平臺下達(dá)的檢定任務(wù)，立體倉庫系統(tǒng)將待檢模塊通過周轉(zhuǎn)箱移載的方式出庫并被輸送至倉儲接駁單元，周轉(zhuǎn)箱輸送線將承載待檢模塊的周轉(zhuǎn)箱送至上料工裝，射頻識別單元對待檢模塊信息進(jìn)行掃描、識別和驗(yàn)證。識別成功的周轉(zhuǎn)箱通過周轉(zhuǎn)箱輸送線進(jìn)行后續(xù)操作，識別失敗的周轉(zhuǎn)箱則通過人工干預(yù)處理。

2 系統(tǒng)工作過程

在本設(shè)計(jì)方案中，上料單元和下料單元均采用自動化機(jī)器人完成，其采用機(jī)械手將通訊模塊從周轉(zhuǎn)箱取出并移至柔性輸送線的工件組件（例如托盤）上，使用柔性輸送線上的射頻識別單元再次對待檢模塊進(jìn)行RFID射頻識別，實(shí)現(xiàn)不同階段的待檢模塊與工件托盤的信息綁定，有利于對待檢模塊進(jìn)行信息管理，便于用戶在不同工序按需進(jìn)行實(shí)時(shí)信息查詢、分發(fā)、共享、匹配和追蹤溯源，確保待檢模塊信息的一致性。如果信息綁定成功，則進(jìn)行下一步工序，如果信息綁定不成功，則通過人工干預(yù)處理。

在對通訊模塊進(jìn)行外觀檢測時(shí)，在外觀檢測處設(shè)置有圖像采集單元，外觀檢測工位處的輸送線護(hù)欄為透明護(hù)欄，圖像采集單元通過連續(xù)拍照進(jìn)行視頻識別，當(dāng)有被檢模塊通過時(shí)，通過視頻識別軟件動態(tài)識別被檢模塊條碼、印刷字符圖案、模塊外形尺寸等，動態(tài)計(jì)算出模塊插針正位度數(shù)據(jù)，進(jìn)行模塊結(jié)構(gòu)外觀檢測，檢測數(shù)據(jù)上傳本地服務(wù)器，也可以上傳云端服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)云端數(shù)據(jù)永久性存儲，不易丟失，下文將進(jìn)一步說明。

在對通訊模塊進(jìn)行功能檢測時(shí)，在功能檢測工位設(shè)置對接裝置，對接裝置包含電氣對接座和對接機(jī)構(gòu)，對接機(jī)構(gòu)對被檢模塊的位置進(jìn)行精確調(diào)整，然后與被檢模塊對接，對接時(shí)電氣對接座與被檢模塊各插針連接。功能檢測單元設(shè)置有功能試驗(yàn)板，功能試驗(yàn)板中設(shè)計(jì)有通信轉(zhuǎn)接電路、I/O檢測電路、程控可調(diào)電壓直流供電電源、功耗檢測電路、載波切相電路。在試驗(yàn)時(shí)，通信轉(zhuǎn)接電路將被檢模塊的TXDRXD引腳通信信號轉(zhuǎn)接至系統(tǒng)配置的串口服務(wù)器上，再通過串口服務(wù)器連接至本地服務(wù)器，從而提供試驗(yàn)時(shí)虛擬表抄讀數(shù)據(jù)通信。I/O檢測電路檢測被檢模塊各輸出引腳電平狀態(tài)，然后通過功能試驗(yàn)板處理器上報(bào)給本地服務(wù)器，功能試驗(yàn)板處理器受本地服務(wù)器控制輸出開關(guān)量狀態(tài)通過I/O檢測電路施加到被檢模塊輸入引腳上，在試驗(yàn)的過程中實(shí)時(shí)檢測被測模塊輸出腳狀態(tài)及配合試驗(yàn)過程控制被測模塊輸入腳狀態(tài)。程控可調(diào)電壓直流供電電源調(diào)整被檢模塊的直流供電電壓至規(guī)定值，以檢測被檢模塊在極限工作電壓下是否工作正常。功耗檢測電路實(shí)時(shí)測量被檢模塊的直流供電電流，在通信測試過程中記錄被檢模塊電流消耗曲線，然后分析出靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗。載波切相電路用來在檢定三相STA模塊或CCO模塊時(shí)切換載波耦合相，用于對每相載波耦合電路都進(jìn)行檢驗(yàn)。指示燈檢測板在模塊通信過程中實(shí)時(shí)檢測被檢模塊指示燈亮起情況。

在本設(shè)計(jì)方案中，還能夠?qū)崿F(xiàn)對功能模塊的抽檢試驗(yàn)，在進(jìn)行抽檢試驗(yàn)時(shí)，柔性輸送線上除了設(shè)置有外觀檢測工位、功能檢測工位，還設(shè)置有絕緣檢測工位，通過其配置的程控工頻耐壓儀、程控絕緣電阻測試儀、測試位功能試驗(yàn)板實(shí)現(xiàn)絕緣測試。在抽檢試驗(yàn)時(shí)，除實(shí)現(xiàn)功能檢測的所有功能外，還配備有測試位獨(dú)立屏蔽罩、模塊間衰減器、載波耦合回路切換繼電器以及具備獨(dú)立屏蔽罩及模塊間衰減器的標(biāo)準(zhǔn)STA節(jié)點(diǎn)的CCO測試工裝，能夠按照Q/GDW11612.3中4.12.1中要求切換載波耦合路徑，完成互聯(lián)互通各項(xiàng)試驗(yàn) 。

試驗(yàn)項(xiàng)目完成后，檢測數(shù)據(jù)通過本地服務(wù)器或者云服務(wù)器上傳至系統(tǒng)管理平臺，自動分揀工位將合格模塊和不合格模塊進(jìn)行智能分揀處理，檢測完畢的通訊模塊通過下料機(jī)械手從工件托盤抓取至周轉(zhuǎn)箱內(nèi)，不合格通訊模塊被緩存。射頻識別單元將表箱與通訊模塊的信息再次進(jìn)行識別和綁定，在碼垛機(jī)內(nèi)進(jìn)行碼垛，然后入庫，通訊模塊檢定信息上傳至系統(tǒng)管理平臺進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度，通知倉儲系統(tǒng)完成入庫。

3 系統(tǒng)應(yīng)用效果分析

將本文設(shè)計(jì)的通訊模設(shè)計(jì)系統(tǒng)與人工檢定臺、常規(guī)使用的單一并列自動流水線在年檢量等主要性能指標(biāo)方面進(jìn)行比對，具體比對數(shù)據(jù)如表1所示。

上述數(shù)據(jù)比對結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的檢測系統(tǒng)承載量、年檢量、日檢量、系統(tǒng)檢測流量均至少提高了200%，系統(tǒng)節(jié)拍減少了一半，因此各項(xiàng)性能指標(biāo)參數(shù)均有明顯改善。采用本設(shè)計(jì)方案，每年單條流水線的整體檢定數(shù)量可比常規(guī)的單條流水線檢定數(shù)量增加上萬塊模塊，檢定效率提高2倍以上，系統(tǒng)整體節(jié)拍優(yōu)化提高了2倍以上，比人工檢定臺的檢定效率提高了8倍以上。目前本系統(tǒng)已經(jīng)在電力公司廣泛應(yīng)用，應(yīng)用布局圖如圖8所示。使用本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的通訊模塊檢測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)批量大規(guī)模通訊模塊的高精度檢測，極大地提高了產(chǎn)能。

4 結(jié)束語

本文詳細(xì)介紹了通訊模塊檢測系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案，通過采用柔性流水線設(shè)計(jì)的方式實(shí)現(xiàn)了不同型式、規(guī)格的通訊模塊的運(yùn)轉(zhuǎn)，兼容性強(qiáng)，提高了線體檢測容量。通過采用動態(tài)視覺關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)在線圖像數(shù)據(jù)采集，通過軟件算法實(shí)現(xiàn)合格模塊判斷，并實(shí)現(xiàn)了云端數(shù)據(jù)無線上傳，數(shù)據(jù)安全可靠。通過采用多級定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，大大提高了檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。通過采用模塊化設(shè)計(jì)思路，提高了系統(tǒng)維護(hù)和運(yùn)行的可靠性。本系統(tǒng)通過在電力企業(yè)運(yùn)營，整體檢定效率提高80%以上，成本節(jié)約60%以上，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 劉水， 趙震宇， 黃景立， 等. 用電信息采集仿真測試平臺的研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 電測與儀表， 2015， 52（16A）：59-62.

[2] 甄昊涵， 沈華. 電能表現(xiàn)場檢驗(yàn)數(shù)據(jù)挖掘研究[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用， 2017， 43（4）： 76-78， 82.