識別系統在柔性測量系統中的應用

張學友 時春峰

柔性測量系統的目的是針對多批次、多品種工件實現自動測量，獲取工件信息以及各種外觀特征的實際形狀位置尺寸，通過獲取的測量數據分析處理，進而反饋各加工過程，以便最大限度的提升效率，節省成本。而如何反應加工過程，根據哪些信息或測量特征反饋是重中之重，因此，能夠快速高效的獲取工件的“身份證”即ID身份代碼就至關重要了，該信息對提高測量數據的可追溯性，精確的統計分析以及反饋加工過程是不可或缺的。

一、引言

隨著“中國制造2025”指導思想、戰略部署的深入，制造業的數字化、網絡化、智能化已成為新一輪工業革命的核心技術，而該技術的基礎是實現工業制造過程的柔性化和智能化;柔性制造系統的諸多優點也越來越凸顯，例如，提高設備的利用率、減少設備投資、減少人工費用、可使生產制造過程有快速的應變能力，系統的靈活性高等優點。

我國要打造自己的“中國制造2025”，作為根基的質量要素顯得至關重要，而作為質量要素的關鍵是測量環節，測量的水平不僅可以有效降低流向市場的不合格品數量，結合數字化系統可實現檢測過程閉環反饋加工制作過程，顯著降低質量成本。

故而，柔性測量系統受到越來越多客戶的青睞，而要實現柔性測量，工件信息的獲取即識別系統必不可少，下面針對不同的客觀需求對工件識別系統在柔性測量系統中的應用進行分析，以及對典型行業使用的識別系統做相應闡述。

二、識別系統

1、RFID識別系統

RFID （Radio Frequency Identification）技術，又稱無線射頻識別，是一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。

RFID識別系統包括可存儲數據的芯片以及讀寫器組成，而讀寫器又分為固定式和手持式兩種，作為工業自動化的領頭行業——汽車行業在RFID的應用上較早并最為普遍，使用RFID技術可以提升整個制作過程價值鏈的透明度，節省生產制造及流通環節的成本。

在柔性測量系統中，工件的RFID信息均可通過讀寫器讀取并進行處理，如工件的類型、工序、ID、生產的機臺號、刀具信息等等，柔性測量系統可自動讀取芯片信息，獲取測量程序實現自動測量，將測量結果和數據寫入芯片以及上傳到MES系統。通過RFID識別系統，可大大提高現場工序間的識別過程和減少人工導致的識別錯誤，顯著提高工件信息（包括制造過程及測量數據）的可追溯性。

2、條碼/二維碼識別系統

條形碼（barcode）是將寬度不等的多個黑條和空白，按照一定的編碼規則排列，表達一組信息的圖形標識符。二維碼是在平面二維方向上記錄信息的圖形，它充分利用了平面上的二維空間，大大提升了信息密度，使得在小面積上編碼大數據成為可能;其次由于它超強的糾錯能力，即使大面積受損也能被正確識別。

在柔性測量系統中，通過掃碼槍可獲取工件的條碼/二維碼內容，正確解析后可獲取工件的具體信息，比如工件類型、ID等。由于條形碼/二維碼數據是固定的且長度有限，無法包含工件全部相關信息以及生產制造過程中的動態信息，因此在產線中需要結合生產制造系統，獲取工件的其他關聯信息，比如：制造機臺、生產時間，工序信息、測量結果以及加工刀具信息等;這些信息經柔性測量系統整合處理后，可匯總到測量報告、或上傳到MES系統以及數據庫中，有效提高了工件檢測信息的可追溯性;另外，通過有效追溯工件測量數據可進行數據統計分析，對加工過程進行自動刀補，實現整個生產過程中的加工 —檢測閉環，使加工質量穩步提升。

3、圖像識別系統

當工件既沒有RFID也沒有條碼/二維碼時，如何實現柔性混線測量顯得很難實現，但是隨著工業視覺圖像識別技術的日漸成熟，通過圖像識別技術配合傳感器使用，同樣可以實現對工件類型的識別。

視覺圖像識別是將工件的固有基準圖像及相關信息進行綁定，產線應用時，視覺獲取的圖像與基準圖像進行比對，通過識別閾值判斷工件圖像與基準圖像的一致性，進而判斷工件類型。工件如果二維投影圖像相似，通過視覺圖像系統無法進行有效區分時，可通過增加傳感器進行進一步確認工件類型;例如，回轉體零件識別時，可通過視覺識別正面圖像，利用尺寸傳感器識別工件的厚度和直徑，通過三個信息最終確認工件的唯一類型。

確定好工件類型后，柔性測量系統就可以根據工件類型調用相應的測量程序實現工件的測量，由于流水線加工時，工件沒有唯一的ID身份編碼，其測量信息的可追溯性稍差;但是通過有效的數據處理，將一批同樣工件的測量數據集中分析，仍可以獲知工件的整體加工質量趨勢，以便相應的反饋加工過程，達到提升質量的目標。

視覺圖像識別系統不僅用于簡單的圖像識別，還可以用于識別工件位姿，以引導柔性測量系統進行測量，例如：回轉體工件在運輸過程中位姿不確定，可通過視覺識別系統對工件進行拍照識別，獲取實際工件位姿，包括定位中心坐標及角度等，通過位姿調整機構實現工件位姿調整，或直接引導柔性測量系統實現工件的檢測;另外，應用視覺圖像系統還可以實現簡單的外觀尺寸測量。

三、結論

綜上所述，柔性測量系統的目的是實現多種工件的柔性自動測量，并能自動識別、自動測量、自動分揀和保存測量結果，提升整個加工測量過程的效率，提高工件數據的可追溯性，根據統計分析結果進行智能刀補，實現整個加工—測量過程的閉環。工件識別系統是實現該目的的第一步，因此，工件識別系統在柔性自動化測量系統中至關重要…