整合邊緣計算、機器視覺與設備運維診斷方案,助力產線智能化
文:研華智能設備2022年第三期
傳統(tǒng)制造業(yè)因為需求的提升及行業(yè)技術升級,正面臨數(shù)字化轉型的嚴峻挑戰(zhàn)。特別是在疫情到來后,人員流動與疫情管控的不確定性讓系統(tǒng)集成商的設備調試維護,生產型企業(yè)的設備操作,都帶來了更大難題。越來越多的工廠與設備需要無人化、智能化、易維護的設備控制解決方案。
研華推出智能化產線邊緣控制解決方案,可以將智能裝備中需要的邊緣計算、機器視覺以及設備遠程運維診斷功能整合,有效提高設備生產效率和良品率,降低運維管理成本與能源消耗。
以視頻中智能激光加工設備為例,通過研華智能產線邊緣控制方案實現(xiàn)了整線從信息化派單、機器手視覺定位抓取上料控制、傳送帶傳遞、加工件視覺定位補正及入料瑕疵檢測、激光加工、成品品質檢測、機器手品質分檢下料控制、 產數(shù)據(jù)上云等一整套智能化操作流程。
圖1系統(tǒng)架構圖
1 邊緣控制平臺
(1)方案配置
平臺方案: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 邊緣側統(tǒng)籌:
作為邊緣側核心,通過多種工業(yè)總線,將控制系統(tǒng)、機器人控制、伺服控制、激光器控制進行整合;
l 自動化控制:
通過CODESYS軟PLC系統(tǒng),實現(xiàn)高精度運動控制、機器人控制與激光控制;
l 信息化對接:
在Windows系統(tǒng)中,通過研華 MachineUnite 設備云智聯(lián)系統(tǒng),實現(xiàn)將設備狀態(tài)數(shù)據(jù)上傳云平臺,實現(xiàn)遠程運維,設備狀態(tài)檢測與預測保養(yǎng)。
(3)產品優(yōu)勢
l 總線豐富
研華邊緣控制器支持多種工業(yè)總線,將現(xiàn)場多種外設與執(zhí)行器件整合,解決多廠家集成問題;
l 項目快速落地
既可以支持自動化工程師熟悉的PLC編程語言,也可以支持信息化工程師熟悉的C/C#,MATLAB,Labview,Python等語言,有利于工程團隊人員協(xié)作,減少項目施工時間;
l 提高穩(wěn)定性
相比于傳統(tǒng)方案需要多個設備通過網線串聯(lián),AMAX-658一臺控制器整合IPC與PLC功能,有效減少現(xiàn)場網線插口數(shù)量,提供硬件穩(wěn)定性。分核分系統(tǒng)架構,也能將IPC的信息處理能力與PLC的實時安全特點結合;
l 提高加工節(jié)拍
通過內部總線協(xié)議將信息快速交互,提供信息交互速度,整體提高設備加工節(jié)拍;
l 智能化
整套方案將自動化控制與信息化傳遞分析整合,真正實現(xiàn)無人化加工。支持WIFI與4G功能,可以實現(xiàn)設備的遠程運維,方便設備快速升級。
2 機器視覺定位、檢測
研華智能化產線方案集成應用了研華智能視覺軟件VisionNavi的視覺定位、無序抓取、瑕疵檢測等軟件功能,以及研華千兆、萬兆工業(yè)相機等視覺產品,實現(xiàn)了與邊緣控制平臺的無縫整合。
其中,視覺位置校正、加工質量檢測等功能解決了傳統(tǒng)流水線人工上料、人工全檢的難題,在提高生產效率的同時節(jié)省了人力成本,從而實現(xiàn)全自動機械化生產。
視覺檢測數(shù)據(jù)如產能、生產效率、生產良率等統(tǒng)計后上傳,配合研華MachineUnite 設備云智聯(lián)系統(tǒng)進行智能化分析和管理。
第一站:無序上料
配合機械手控制,智能視覺軟件VisionNavi在識別產品后,可將產品位置信息上傳至視覺控制平臺,由控制平臺下達命令至機械手自動抓取上料。全程無需人工干預,進料隨意放置,無需提前進行人工規(guī)整排序,大量減少所需人工。
圖2 無序抓取軟件畫面
產品配置如下:
視覺系統(tǒng):研華智能視覺軟件VisionNavi;
相機:QCAM系列萬兆工業(yè)相機(2500萬像素);
光源:背光 ;
視覺控制平臺:研華機器視覺控制器AIIS-3410。
第二站:待加工產品入料檢測及視覺定位
實現(xiàn)待加工品在加工前的產品質量,避免前段工序不良品的流入,從而導致加工過程的材料及工時的浪費。因為涉及產品高精度加工,需要在入料前對產品做位置定位的視覺計算,將產品偏移位置回傳控制平臺提供后續(xù)激光加工所需位置資料。
入料質量檢測,檢測出OK產品會引導機械手抓取到良品放料區(qū),檢測NG產品會引導機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)
產品配置如下:
視覺系統(tǒng):研華智能視覺軟件VisionNavi;
相機:QCAM系列千兆工業(yè)相機(500萬像素);
光源:背光;
視覺控制平臺:研華機器視覺控制器AIIS-3410。
第三站:成品出料品質檢測
在激光加工過后,此站會針對產品加工過后做產品瑕疵檢測,分選出成品中的合格品或是在生產過程中出現(xiàn)的錯印、漏打、位置偏移…..等瑕疵品,并將檢測結果上傳至控制平臺,控制平臺憑回傳數(shù)據(jù),控制機械手會依視覺判斷數(shù)據(jù)將合格品及不良品做分區(qū)擺放。
圖5成品品質檢驗(OK)
圖6成品品質檢驗(NG)
產品配置如下:
視覺系統(tǒng):研華智能視覺軟件VisionNavi;
相機:QCAM系列千兆工業(yè)相機(1000萬像素);
光源:同軸光 ;
視覺控制平臺:研華機器視覺控制器AIIS-3410。
3 智能視覺軟件VisionNavi優(yōu)勢
l 快速配置
快速配置視覺方案,節(jié)省視覺項目開發(fā)時間;
l 模板匹配
優(yōu)秀的模板匹配方案,有效解決了產品不平整、陰影等問題;
l 更多的產品兼容性
VisionNavi可建立多個不同的模板,可實現(xiàn)不同產品的分類檢測
l 檢測速度更快
VisionNavi采用多線程同步并行處理方式,既有穩(wěn)定的檢測結果的同時也有速度上的提高;
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進行通訊;
l 更簡單的標定方式
VisionNavi提供多種標定方式,工具化操作,可實現(xiàn)一鍵標定、二維碼標定板標定等方式。
4 設備遠程運維
圖7 研華MachineUnite設備云智聯(lián)系統(tǒng)
研華MachineUnite設備云智聯(lián)系統(tǒng)的優(yōu)勢包括:
l 全局監(jiān)控
可以實現(xiàn)設備UPH監(jiān)控,能耗監(jiān)控,設備故障監(jiān)控;
l 預防保養(yǎng)
根據(jù)計劃實現(xiàn)關鍵零部件-激光頭的壽命管理。提升設備壽命
l 數(shù)據(jù)分析
建立節(jié)能建議模型,失效預測,改善工藝;
l 遠程運維
通過VPN實現(xiàn)設備遠程故障調試,遠程檢修與配方升級。
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