文/梅特勒-托利多（常州）精密儀器有限公司 秦建明 金越 李學斌 翟宇洲
梅特勒-托利多（常州）精密儀器有限公司主要研發和制造各種電子衡器、實驗室天平用傳感器及稱重模塊。Block Nova是公司CNC團隊為天平傳感器內配的精密機加工力學部件，其精度與加工機床密切相關。
NOVA天平傳感器對Block尺寸的精度及一致性要求非常高，不同機床加工的工件對最終傳感器角差等性能調整影響很大。所以任何機床進行Block生產時必須得到驗證，每只工件的鋼印信息必須準確反映加工機床編號。這樣才能在出現異常時，能夠迅速查出原因并糾正生產中出現的偏差。
“這個產品數量比較大，生產機床多，而且是同時加工不同規格的產品，單靠分類和人工控制，無法保證100%準確。”天平傳感器研發部主管工程師許峰指出。
據介紹，原先CNC團隊采取將不同員工、不同規格、不同機床加工的產品分開放置，然后由加工員工自己修改打標機中兩處對應的機床號設置，并集中打標來控制準確率。這個方法費時費力，而且不斷發現操作中因員工只改了一處機床號設置或工件混放，而導致打標出錯。由于多機床加工，打標序列號與對應機床號沒有連續性，人工記錄生產信息的準確率很難保證，更遑論可追溯性。
另外，產品加工完成后，表面非常光亮，采用普通相機，很可能會造成因反光而帶來的識別不出或是識別錯誤。盲文的標記區域非常小，且由于各機床的差異、加工刻針的磨損，加工出的盲文可能會有較大差別。如果采用普通相機，可能也會引起讀不出或是讀出錯誤的信息。
“我們需要借助視覺識別的方法全面解決問題，同時還必須兼顧成本，并有可靠的防差錯措施。”負責NOVA產品的工程師不無擔心地說，“由于自動打標的效率高，如果出現錯誤，造成的損失可能會比人工打標還要大。”
近年，隨著人工成本的不斷上升，自動化替代人工的趨勢越來越受到關注。2015年，CNC團隊在車削中心自動上下料+成品打標方面做過兩個比較詳細的外包方案。雖然最終因投資回報率不理想而沒有實施。但令人印象深刻的是，這兩個方案都不約而同采用了康耐視視覺引導工件實現自動對位和識別，這是康耐視的技術第一次在CNC團隊亮相。
2016年初，經公司自動化部推薦及大量調研，曾經幫助過貼片室解決彈性體數字及字母鋼印識別的工作，并與公司產品跟蹤系統Pegasus成功對接的無錫埃姆維工控公司（以下簡稱埃姆維）與CNC的項目開始了聯手。
“我們聯合埃姆維，發揮各自優勢，以行業領先者康耐視的智能視覺及讀碼產品來組建自動化打標系統，解決了機加工零部件識別與追溯難題。”CNC制造主管秦工在公司質量交流會上介紹說，“同時為了達到低成本且防差錯的目的，在質量&CNC運營經理金越的開放性思路引導下，項目組引入了盲文編碼代表機床號的理念，達到了降低智能相機選型級別的低成本初衷。為防止現場相機鏡頭被污染后出現識別偏差，項目組還增加了系統防差錯措施。”
現場實際運行證明，運用康耐視 In-Sight Explorer智能檢測系統，在產品打標時定位、檢查工件中的斑點、亮度+圖案，充分利用其獨有的優異容錯性能以及靈活的參數設置，通過調整識別區域、分辨率、閾值等參數，圓滿解決了因反光和盲文標記差別帶來的影響，保證了讀碼的準確性。
配以DataMan 8000系列手持讀碼器強大的2DMax算法，埃姆維的工程師輕松地實現了DataMan 8500讀碼器和只有基礎功能的IS7010相機與SIC打標機的集成，打標準確率達到了99.9%。而特制的系統防差錯功能起到了至關重要的作用，如在光源亮度變暗而引起識別錯誤時，能有效及時阻止系統的繼續工作。
整個設備工作流程如下：
1）在加工中心生產過程中，用刻針在合金鋁工件的相同位置點上，與機床號對應的盲文編碼（如工件識別方案圖示），控制盲文斑點深度0.03~0.08mm（對應直徑Φ0.06~Φ0.16mm）；
2）將系統置于自動模式（滑動臺面自動移至左側相機下方），松開夾具，取下前工件，裝上新工件，再夾緊夾具；
3）按打標按鈕，相機在1s內讀取工件上斑點（機床號盲文編碼）及外形（圖案+亮度雙重驗證工件規格）特征，臺面移至打標位開始打標，結束后臺面退回原位，等待下一循環；
4）每班首、末、抽檢時用讀碼槍掃描二維碼，在介面上可校對生產記錄；對其它需要查找生產記錄的工件同樣可在8s內完成追溯。
系統還可自動備份上一周生產記錄，也可按要求時間段調取如下信息的記錄：
5）每天中班使用系統前，強制要求作開班檢測，如下圖在自動模式下，先后放入38號機床加工Nova-500g標準工件及49號、48號機床加工的Nova-5000g標準工件進行檢測，全部通過后才能進入正常工作狀態，防止因相機鏡頭受污染等干擾因素引起的系統批量識別錯誤。
這樣，借助康耐視 In-Sight Explorer簡潔易用的視覺處理功能和DataMan快速精確的讀取率，公司CNC技術及管理團隊與埃姆維協作，經過多輪方案改進，定制了屬于自己的低成本視覺識別自動化打標系統，解決了多機床加工帶來的機床號混淆、員工打標時選錯設置、整理打標數據工作量大、產品追溯性差等問題，不但大大減輕了管理難度，而且因為實現了單件連續流，從而提升了生產線效率，還杜絕了客戶的投訴，獲得了三贏局面。
“采用In-Sight Explorer檢測系統和IDMax讀碼技術將康耐視工業相機及讀碼器植入打標過程，如同為系統添加了一雙敏銳的眼睛，攜手解決了機加工零件識別及追溯難題。而在識別盲文的同時，我們也清晰地看到了零件表面紋理質量與刀具使用時間之間的關系。”CNC制造主管秦工最后評價說，“相信康耐視所積累的諸多量化數據，在解決一直困擾我們如何精確判斷刀具壽命的問題上，將為我們帶來意想不到的收獲。”
圖片
1.盲文識別自動化打標系統
運用康耐視In-Sight工業相機識別工件固定位置上的不同特征，達到辨別工件的不同加工機床編號及工件的不同規格，配以SIC打標機、自動化軟硬件，實現自動打標并生成報表。
運用DataMan讀碼器，掃描已打標工件上二維碼，快速核查生產記錄。
2.工件識別方案
3.相機工作原理
圖案-1+亮度-1辨別左邊工件為NOVA-500g，右邊工件為NOVA-5000g。
斑點-1~班點-6辨別左邊工件為38號機床加工，右邊工件為37號機床加工。
