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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