機器視覺系統(tǒng)值得汽車制造商的重新審視

對于制造業(yè)而言，不僅在設(shè)計、執(zhí)行和優(yōu)化等方面有著復雜的流程，還需要面對從渠道合作伙伴和消費者，到行業(yè)和政府監(jiān)管機構(gòu)等多方的嚴格評估。與此同時，雖然如今經(jīng)濟開始復蘇，生產(chǎn)卻仍顯低迷，因此，當下正是仔細審視并優(yōu)化流程及其支持系統(tǒng)的好時機，尤其是那些能夠決定零部件和貨物的可追溯性、推動產(chǎn)品檢查或質(zhì)量控制、幫助減少浪費或影響整體生產(chǎn)和訂單履行率的流程及支持系統(tǒng)。而當我們認真審視機器視覺和固定式工業(yè)掃描解決方案在汽車制造領(lǐng)域的表現(xiàn)時，我們開始注意到機器視覺的應用不僅僅是一種新模式，更代表著一種全新的機遇。

從汽車制造商的視角看機器視覺和固定式工業(yè)掃描解決方案的新愿景

根據(jù)中汽協(xié)發(fā)布的最新數(shù)據(jù)，中國汽車產(chǎn)銷在2022年分別完成了2702.1萬輛和2686.4萬輛，同比增長3.4%和2.1%，汽車產(chǎn)銷總量已連續(xù)14年位居全球第一。對于擁有龐大汽車市場規(guī)模的中國市場而言，在制造流程的每個環(huán)節(jié)中保證汽車的安全性能至關(guān)重要。

制造一輛普通汽車需要三萬多個零部件，而且每一個的設(shè)計和組裝都必須無可挑剔，但這并非只是為了讓駕駛員滿意，更是為了保障他們的安全。如果缺少一個墊圈，或有一個齒輪缺齒，那么當車輛上路時任何操作都可能出錯。就像供應鏈一樣，每輛車的性能好壞都取決于每個組件和系統(tǒng)是否嚴格按要求制造。但對于工廠工人來說，要在移動的產(chǎn)線上檢查從車門和儀表板到動力系統(tǒng)和活塞的所有組件是否齊全乃至是否正確安裝，這并非易事。此外，沒有高分辨率相機的幫助，人眼難以準確判斷密封劑和粘合劑的用法和用量是否準確，也難以識別微型芯片組、珠子或螺栓中的設(shè)計缺陷。

通過發(fā)揮現(xiàn)代機器視覺系統(tǒng)的優(yōu)勢，汽車制造商便能夠在有限的時間內(nèi)，對零部件和產(chǎn)品等進行嚴格分析。如果相機和軟件正常運行，且操作員無需太長的學習過程就能更大程度地發(fā)揮自身的能力，那么檢查產(chǎn)線上經(jīng)過的所有零部件并立即自信地做出合格與否的判斷就變得非常容易，因為該流程是完全自動化的，且?guī)缀醪恍枰僮鲉T的干預。

然而，許多傳統(tǒng)機器視覺系統(tǒng)在運行時并不具備現(xiàn)代化產(chǎn)線所需的無縫銜接和簡單高效。一些低分辨率的相機往往讓制造商質(zhì)疑機器視覺系統(tǒng)的準確性及其在產(chǎn)線上持續(xù)發(fā)現(xiàn)缺陷的能力?；蛘吲f有系統(tǒng)處理圖像的速度太慢，已經(jīng)無法跟上當今汽車生產(chǎn)的節(jié)奏，更無法滿足未來工廠的要求。

業(yè)界普遍認為，雖然機器視覺在當今工業(yè) 4.0 環(huán)境中已成為必須，但它帶來的工作量卻超出了制造商能夠（或想要）承受的范圍。制造商希望有一個易于設(shè)置、學習、維護、甚至可以按需進行改造以支持各種應用程序的系統(tǒng)。理想的情況則是擁有一個跨平臺工業(yè)自動化解決方案，經(jīng)配置后能夠輕松地支持任意數(shù)量的視覺或條碼讀取應用程序。從本質(zhì)上講，制造商希望僅憑一個一體化的機器視覺和掃描系統(tǒng)（例如斑馬的一體化機器視覺和固定式工業(yè)掃描系統(tǒng)），即可實現(xiàn)自動化零部件驗證、在質(zhì)量控制階段確認標簽位置是否正確、以及追蹤生產(chǎn)線的庫存移動，而無需跨設(shè)施安裝多個解決方案組件。

如今，一臺設(shè)備可以“身兼數(shù)職”，包括捕獲高質(zhì)量圖像、掃描多個條碼、以及生成流程控制指標，進而更輕松地實時確認零部件的位置、組件是否正確組裝、以及制造商或供應商是否完全遵守合同、法規(guī)和其他質(zhì)量控制措施中的不同要求。簡而言之，理想的汽車制造工業(yè)自動化解決方案終于在走向現(xiàn)實。

當制造商僅需集成、配置、學習和維護一個工業(yè)自動化平臺時，又有哪些新的可能？
從運營或技術(shù)的角度看，大多數(shù)汽車制造商都會關(guān)注的四個事項分別為復雜性、精確性、可靠性和速度。而關(guān)于機器視覺在制造流程中的應用，需要深入探討新的工業(yè)自動化解決方案如何應對以下四個方面的挑戰(zhàn)：

挑戰(zhàn)一：在不同的生產(chǎn)流程和系統(tǒng)管理方面，其中一些依賴于固定式工業(yè)掃描儀、機器視覺相機或兩者的組合。汽車制造商不僅需要精簡這些系統(tǒng)，還需要精簡零部件進料、質(zhì)量控制甚至出庫物流等流程。

解決方案考量：擁有一個同時具備條碼讀取和機器視覺功能的平臺，就可以輕松地按照制造商的節(jié)奏進行流程的改造和優(yōu)化，使解決方案專注于汽車制造商眼下的每個挑戰(zhàn)。如果平臺使用標準化的通信協(xié)議，支持一維碼和二維碼，并可以提供龐大的機器視覺庫，則更為理想。汽車制造商只需仔細檢查解決方案的解碼能力，確保系統(tǒng)生成和存儲的數(shù)據(jù)的可信度，同時確保無論是針對圖像還是庫存動態(tài)，都可以自動創(chuàng)建數(shù)字記錄，以此來幫助填寫運輸清單、庫存管理系統(tǒng)、乃至發(fā)票等。這就能在生產(chǎn)、存儲和運輸工作流程中又減少一個（通常是手動的）步驟。

挑戰(zhàn)二：汽車制造業(yè)對組裝錯誤的容忍度很低，且零部件只有合規(guī)與否之分。對每個零部件、包裝、托盤的進出庫日期和批號的檢查也很重要。

解決方案考量：除非親眼所見，否則很難體會到評估每個零部件所需要的細微程度，更何況多數(shù)情況下這些評估需要在瞬間完成。斑馬技術(shù)一直在與一家汽車制造商合作，完善其用于檢查發(fā)動機、散熱器和殼體組件的機器視覺解決方案。其發(fā)動機必須配齊三個螺栓帽才能通過檢查并進入包裝環(huán)節(jié)。哪怕只缺少一個，或者螺栓帽的位置不對，該組件也將被返工。對于更大的零部件，可能有些人可以輕松地進行目視檢查，但檢查速度往往有限。該發(fā)動機用于量產(chǎn)車型，每年檢查的此類組件達數(shù)百萬個?？紤]到螺栓帽是數(shù)萬個必檢項目之一，機器視覺相機在得以適當優(yōu)化的情況下，可以成為解決這類問題的先進的解決方案。

此外，該汽車制造商的每個殼體組件都有11個螺栓，在交付給駕駛員之前必須進行嚴格檢查。因此，機器視覺相機需要以出色的精度，正確地驗證每個螺栓的存在和設(shè)計合規(guī)性。若不合規(guī)的組件意外通過檢測，就可能在駕駛員試圖將螺栓擰緊到位時出現(xiàn)損壞。因此，必須擁有先進的算法（例如模式識別、邊緣檢測和斑點分析）來確保產(chǎn)品符合要求。

從標簽或標記的角度看，每個零部件都將有一個直接零部件標識（DPM），批量物料會有額外的標簽機制，所有這些都包含豐富的項目和狀態(tài)。此外，要把移動中物體拍攝清楚需要對機器視覺和固定式工業(yè)掃描儀進行徹底的檢查，確保能夠讀取所有條碼以進行零部件驗證。同時，它們還應擁有能夠使用系統(tǒng)信息來驗證日期批次代碼的 OCR 工具，以保證零部件合規(guī)性和倉庫管理系統(tǒng)（WMS）的準確對賬。

挑戰(zhàn)三：零部件不合規(guī)、收到或發(fā)運了錯誤的物品，都會產(chǎn)生負面影響。因此，我們的目標是提前解決問題，以避免召回、財務損失或其他更糟的情況。

解決方案考量：由于工業(yè)自動化解決方案（例如斑馬技術(shù)提供的解決方案）可以捕獲和評估條碼數(shù)據(jù)和圖像，因此能夠輕松地識別缺陷或流程上的不一致，且在被指不合規(guī)時難以辯駁。如果是不合規(guī)的零部件，可以使用直接零部件標識或其他標識符來追蹤供應商或產(chǎn)線系統(tǒng)，以便立即展開調(diào)查并解決問題。如有需要，可以檢索存儲的圖像以供參考。從長遠來看，這就能夠增加正常運行時間并減少廢料。如果是組裝問題，可以按需對團隊進行再培訓。如果是標簽問題，則可以在包裹發(fā)貨前進行更正。當然，無論是什么問題，還是希望通過解決上述第一項挑戰(zhàn)，迅速發(fā)布召回通知，因為記錄也易于檢索。

挑戰(zhàn)四：以足夠快的速度加工零部件以維持生產(chǎn)運轉(zhuǎn)也是一大挑戰(zhàn)，尤其是考慮到不斷增長的銷量和對更高程度定制化的需求。

解決方案考量：無論需要多少種不同的車型（以及多少種不同的零部件組合）來完成定制化訂單，配備持續(xù)運行的相機和掃描儀是確保每秒多次成功解碼的唯一方法。

對汽車制造商的思考和行動號召
如果當前的機器視覺相機和固定式工業(yè)掃描儀無法滿足生產(chǎn)需求，或者難以使用和管理，那么就意味著是時候做出改變了。為盡力填補這些能力上的差距、強化流程控制，同時簡化并加速從質(zhì)量控制檢查到不合規(guī)調(diào)查的一切流程，汽車制造商可以通過集成新的相機或掃描儀，在現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行調(diào)整，或者更明智的選擇是，投資于一個全新的工業(yè)自動化系統(tǒng)。很多客戶都驚訝于斑馬技術(shù)的雙模設(shè)備可以通過單一軟件平臺以多種不同方式應用，同時在了解到隨著運營需求的變化，在擴展解決方案或在視覺和條碼掃描應用程序之間可以實現(xiàn)輕松切換時感到安心。