識別系統(tǒng)在柔性測量系統(tǒng)中的應(yīng)用

張學(xué)友 時春峰

柔性測量系統(tǒng)的目的是針對多批次、多品種工件實現(xiàn)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(shù)據(jù)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(jié)省成本。而如何反應(yīng)加工過程，根據(jù)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(guān)重要了，該信息對提高測量數(shù)據(jù)的可追溯性，精確的統(tǒng)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(dǎo)思想、戰(zhàn)略部署的深入，制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化已成為新一輪工業(yè)革命的核心技術(shù)，而該技術(shù)的基礎(chǔ)是實現(xiàn)工業(yè)制造過程的柔性化和智能化;柔性制造系統(tǒng)的諸多優(yōu)點也越來越凸顯，例如，提高設(shè)備的利用率、減少設(shè)備投資、減少人工費用、可使生產(chǎn)制造過程有快速的應(yīng)變能力，系統(tǒng)的靈活性高等優(yōu)點。

我國要打造自己的“中國制造2025”，作為根基的質(zhì)量要素顯得至關(guān)重要，而作為質(zhì)量要素的關(guān)鍵是測量環(huán)節(jié)，測量的水平不僅可以有效降低流向市場的不合格品數(shù)量，結(jié)合數(shù)字化系統(tǒng)可實現(xiàn)檢測過程閉環(huán)反饋加工制作過程，顯著降低質(zhì)量成本。

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

二、識別系統(tǒng)

1、RFID識別系統(tǒng)

RFID （Radio Frequency Identification）技術(shù)，又稱無線射頻識別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機械或光學(xué)接觸。

RFID識別系統(tǒng)包括可存儲數(shù)據(jù)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(yè)自動化的領(lǐng)頭行業(yè)——汽車行業(yè)在RFID的應(yīng)用上較早并最為普遍，使用RFID技術(shù)可以提升整個制作過程價值鏈的透明度，節(jié)省生產(chǎn)制造及流通環(huán)節(jié)的成本。

在柔性測量系統(tǒng)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(chǎn)的機臺號、刀具信息等等，柔性測量系統(tǒng)可自動讀取芯片信息，獲取測量程序?qū)崿F(xiàn)自動測量，將測量結(jié)果和數(shù)據(jù)寫入芯片以及上傳到MES系統(tǒng)。通過RFID識別系統(tǒng)，可大大提高現(xiàn)場工序間的識別過程和減少人工導(dǎo)致的識別錯誤，顯著提高工件信息（包括制造過程及測量數(shù)據(jù)）的可追溯性。

2、條碼/二維碼識別系統(tǒng)

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(guī)則排列，表達一組信息的圖形標(biāo)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(shù)據(jù)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(tǒng)中，通過掃碼槍可獲取工件的條碼/二維碼內(nèi)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(shù)據(jù)是固定的且長度有限，無法包含工件全部相關(guān)信息以及生產(chǎn)制造過程中的動態(tài)信息，因此在產(chǎn)線中需要結(jié)合生產(chǎn)制造系統(tǒng)，獲取工件的其他關(guān)聯(lián)信息，比如：制造機臺、生產(chǎn)時間，工序信息、測量結(jié)果以及加工刀具信息等;這些信息經(jīng)柔性測量系統(tǒng)整合處理后，可匯總到測量報告、或上傳到MES系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)可進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，對加工過程進行自動刀補，實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程中的加工 —檢測閉環(huán)，使加工質(zhì)量穩(wěn)步提升。

3、圖像識別系統(tǒng)

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

視覺圖像識別是將工件的固有基準(zhǔn)圖像及相關(guān)信息進行綁定，產(chǎn)線應(yīng)用時，視覺獲取的圖像與基準(zhǔn)圖像進行比對，通過識別閾值判斷工件圖像與基準(zhǔn)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(tǒng)無法進行有效區(qū)分時，可通過增加傳感器進行進一步確認(rèn)工件類型;例如，回轉(zhuǎn)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(rèn)工件的唯一類型。

確定好工件類型后，柔性測量系統(tǒng)就可以根據(jù)工件類型調(diào)用相應(yīng)的測量程序?qū)崿F(xiàn)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(shù)據(jù)處理，將一批同樣工件的測量數(shù)據(jù)集中分析，仍可以獲知工件的整體加工質(zhì)量趨勢，以便相應(yīng)的反饋加工過程，達到提升質(zhì)量的目標(biāo)。

視覺圖像識別系統(tǒng)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(dǎo)柔性測量系統(tǒng)進行測量，例如：回轉(zhuǎn)體工件在運輸過程中位姿不確定，可通過視覺識別系統(tǒng)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(biāo)及角度等，通過位姿調(diào)整機構(gòu)實現(xiàn)工件位姿調(diào)整，或直接引導(dǎo)柔性測量系統(tǒng)實現(xiàn)工件的檢測;另外，應(yīng)用視覺圖像系統(tǒng)還可以實現(xiàn)簡單的外觀尺寸測量。

三、結(jié)論

綜上所述，柔性測量系統(tǒng)的目的是實現(xiàn)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(jié)果，提升整個加工測量過程的效率，提高工件數(shù)據(jù)的可追溯性，根據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果進行智能刀補，實現(xiàn)整個加工—測量過程的閉環(huán)。工件識別系統(tǒng)是實現(xiàn)該目的的第一步，因此，工件識別系統(tǒng)在柔性自動化測量系統(tǒng)中至關(guān)重要…