機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)值得汽車制造商的重新審視

隨著制造商運(yùn)營(yíng)的復(fù)雜性日益增加，與供應(yīng)商、客戶、消費(fèi)者和監(jiān)管機(jī)構(gòu)的業(yè)務(wù)往來(lái)的規(guī)則也變得更為復(fù)雜，汽車制造商可以通過(guò)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)簡(jiǎn)化制造流程

對(duì)于制造業(yè)而言，不僅在設(shè)計(jì)、執(zhí)行和優(yōu)化等方面有著復(fù)雜的流程，還需要面對(duì)從渠道合作伙伴和消費(fèi)者，到行業(yè)和政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)等多方的嚴(yán)格評(píng)估。與此同時(shí)，雖然如今經(jīng)濟(jì)開(kāi)始復(fù)蘇，生產(chǎn)卻仍顯低迷，因此，當(dāng)下正是仔細(xì)審視并優(yōu)化流程及其支持系統(tǒng)的好時(shí)機(jī)，尤其是那些能夠決定零部件和貨物的可追溯性、推動(dòng)產(chǎn)品檢查或質(zhì)量控制、幫助減少浪費(fèi)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(dāng)我們認(rèn)真審視機(jī)器視覺(jué)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(shí)，我們開(kāi)始注意到機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用不僅僅是一種新模式，更代表著一種全新的機(jī)遇。

從汽車制造商的視角看機(jī)器視覺(jué)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(guó)汽車產(chǎn)銷在2022年分別完成了2702.1萬(wàn)輛和2686.4萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)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(duì)于擁有龐大汽車市場(chǎng)規(guī)模的中國(guó)市場(chǎng)而言，在制造流程的每個(gè)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(wàn)多個(gè)零部件，而且每一個(gè)的設(shè)計(jì)和組裝都必須無(wú)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(gè)墊圈，或有一個(gè)齒輪缺齒，那么當(dāng)車輛上路時(shí)任何操作都可能出錯(cuò)。就像供應(yīng)鏈一樣，每輛車的性能好壞都取決于每個(gè)組件和系統(tǒng)是否嚴(yán)格按要求制造。但對(duì)于工廠工人來(lái)說(shuō)，要在移動(dòng)的產(chǎn)線上檢查從車門(mén)和儀表板到動(dòng)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(méi)有高分辨率

相機(jī)的幫助，人眼難以準(zhǔn)確判斷密封劑和粘合劑的用法和用量是否準(zhǔn)確，也難以識(shí)別微型芯片組、珠子或螺栓中的設(shè)計(jì)缺陷。

通過(guò)發(fā)揮現(xiàn)代機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，汽車制造商便能夠在有限的時(shí)間內(nèi)，對(duì)零部件和產(chǎn)品等進(jìn)行嚴(yán)格分析。如果相機(jī)和軟件正常運(yùn)行，且操作員無(wú)需太長(zhǎng)的學(xué)習(xí)過(guò)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(guò)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?yàn)樵摿鞒淌峭耆詣?dòng)化的，且?guī)缀醪恍枰僮鲉T的干預(yù)。

然而，許多傳統(tǒng)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)并不具備現(xiàn)代化產(chǎn)線所需的無(wú)縫銜接和簡(jiǎn)單高效。一些低分辨率的相機(jī)往往讓制造商質(zhì)疑機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性及其在產(chǎn)線上持續(xù)發(fā)現(xiàn)缺陷的能力。或者舊有系統(tǒng)處理圖像的速度太慢，已經(jīng)無(wú)法跟上當(dāng)今汽車生產(chǎn)的節(jié)奏，更無(wú)法滿足未來(lái)工廠的要求。

業(yè)界普遍認(rèn)為，雖然機(jī)器視覺(jué)在當(dāng)今工業(yè) 4.0 環(huán)境中已成為必須，但它帶來(lái)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(gè)易于設(shè)置、學(xué)習(xí)、維護(hù)、甚至可以按需進(jìn)行改造以支持各種應(yīng)用程序的系統(tǒng)。理想的情況則是擁有一個(gè)跨平臺(tái)工業(yè)自動(dòng)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(jué)或條碼讀取應(yīng)用程序。從本質(zhì)上講，制造商希望僅憑一個(gè)一體化的機(jī)器視覺(jué)和掃描系統(tǒng)（例如斑馬的一體化機(jī)器視覺(jué)和固定式工業(yè)掃描系統(tǒng)），即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化零部件驗(yàn)證、在質(zhì)量控制階段確認(rèn)標(biāo)簽位置是否正確、以及追蹤生產(chǎn)線的庫(kù)存移動(dòng)，而無(wú)需跨設(shè)施安裝多個(gè)解決方案組件。

如今，一臺(tái)設(shè)備可以“身兼數(shù)職”，包括捕獲高質(zhì)量圖像、掃描多個(gè)條碼、以及生成流程控制指標(biāo)，進(jìn)而更輕松地實(shí)時(shí)確認(rèn)零部件的位置、組件是否正確組裝、以及制造商或供應(yīng)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(jiǎn)而言之，理想的汽車制造工業(yè)自動(dòng)化解決方案終于在走向現(xiàn)實(shí)。

當(dāng)制造商僅需集成、配置、學(xué)習(xí)和維護(hù)一個(gè)工業(yè)自動(dòng)化平臺(tái)時(shí)，又有哪些新的可能？

從運(yùn)營(yíng)或技術(shù)的角度看，大多數(shù)汽車制造商都會(huì)關(guān)注的四個(gè)事項(xiàng)分別為復(fù)雜性、精確性、可靠性和速度。而關(guān)于機(jī)器視覺(jué)在制造流程中的應(yīng)用，需要深入探討新的工業(yè)自動(dòng)化解決方案如何應(yīng)對(duì)以下四個(gè)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(jī)器視覺(jué)相機(jī)或兩者的組合。汽車制造商不僅需要精簡(jiǎn)這些系統(tǒng)，還需要精簡(jiǎn)零部件進(jìn)料、質(zhì)量控制甚至出庫(kù)物流等流程。

解決方案考量：擁有一個(gè)同時(shí)具備條碼讀取和機(jī)器視覺(jué)功能的平臺(tái)，就可以輕松地按照制造商的節(jié)奏進(jìn)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(gè)挑戰(zhàn)。如果平臺(tái)使用標(biāo)準(zhǔn)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(jī)器視覺(jué)庫(kù)，則更為理想。汽車制造商只需仔細(xì)檢查解決方案的解碼能力，確保系統(tǒng)生成和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的可信度，同時(shí)確保無(wú)論是針對(duì)圖像還是庫(kù)存動(dòng)態(tài)，都可以自動(dòng)創(chuàng)建數(shù)字記錄，以此來(lái)幫助填寫(xiě)運(yùn)輸清單、庫(kù)存管理系統(tǒng)、乃至發(fā)票等。這就能在生產(chǎn)、存儲(chǔ)和運(yùn)輸工作流程中又減少一個(gè)（通常是手動(dòng)的）步驟。

挑戰(zhàn)二：汽車制造業(yè)對(duì)組裝錯(cuò)誤的容忍度很低，且零部件只有合規(guī)與否之分。對(duì)每個(gè)零部件、包裝、托盤(pán)的進(jìn)出庫(kù)日期和批號(hào)的檢查也很重要。

解決方案考量：除非親眼所見(jiàn)，否則很難體會(huì)到評(píng)估每個(gè)零部件所需要的細(xì)微程度，更何況多數(shù)情況下這些評(píng)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(dòng)機(jī)、散熱器和殼體組件的機(jī)器視覺(jué)解決方案。其發(fā)動(dòng)機(jī)必須配齊三個(gè)螺栓帽才能通過(guò)檢查并進(jìn)入包裝環(huán)節(jié)。哪怕只缺少一個(gè)，或者螺栓帽的位置不對(duì)，該組件也將被返工。對(duì)于更大的零部件，可能有些人可以輕松地進(jìn)行目視檢查，但檢查速度往往有限。該發(fā)動(dòng)機(jī)用于量產(chǎn)車型，每年檢查的此類組件達(dá)數(shù)百萬(wàn)個(gè)?？紤]到螺栓帽是數(shù)萬(wàn)個(gè)必檢項(xiàng)目之一，機(jī)器視覺(jué)相機(jī)在得以適當(dāng)優(yōu)化的情況下，可以成為解決這類問(wèn)題的先進(jìn)的解決方案。

此外，該汽車制造商的每個(gè)殼體組件都有11個(gè)螺栓，在交付給駕駛員之前必須進(jìn)行嚴(yán)格檢查。因此，機(jī)器視覺(jué)相機(jī)需要以出色的精度，正確地驗(yàn)證每個(gè)螺栓的存在和設(shè)計(jì)合規(guī)性。若不合規(guī)的組件意外通過(guò)檢測(cè)，就可能在駕駛員試圖將螺栓擰緊到位時(shí)出現(xiàn)損壞。因此，必須擁有先進(jìn)的算法（例如模式識(shí)別、邊緣檢測(cè)和斑點(diǎn)分析）來(lái)確保產(chǎn)品符合要求。

從標(biāo)簽或標(biāo)記的角度看，每個(gè)零部件都將有一個(gè)直接零部件標(biāo)識(shí)（DPM），批量物料會(huì)有額外的標(biāo)簽機(jī)制，所有這些都包含豐富的項(xiàng)目和狀態(tài)。此外，要把移動(dòng)中物體拍攝清楚需要對(duì)機(jī)器視覺(jué)和固定式工業(yè)掃描儀進(jìn)行徹底的檢查，確保能夠讀取所有條碼以進(jìn)行零部件驗(yàn)證。同時(shí)，它們還應(yīng)擁有能夠使用系統(tǒng)信息來(lái)驗(yàn)證日期批次代碼的 OCR 工具，以保證零部件合規(guī)性和倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)（WMS）的準(zhǔn)確對(duì)賬。

挑戰(zhàn)三：零部件不合規(guī)、收到或發(fā)運(yùn)了錯(cuò)誤的物品，都會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，我們的目標(biāo)是提前解決問(wèn)題，以避免召回、財(cái)務(wù)損失或其他更糟的情況。

解決方案考量：由于工業(yè)自動(dòng)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(píng)估條碼數(shù)據(jù)和圖像，因此能夠輕松地識(shí)別缺陷或流程上的不一致，且在被指不合規(guī)時(shí)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(biāo)識(shí)或其他標(biāo)識(shí)符來(lái)追蹤供應(yīng)商或產(chǎn)線系統(tǒng)，以便立即展開(kāi)調(diào)查并解決問(wèn)題。如有需要，可以檢索存儲(chǔ)的圖像以供參考。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這就能夠增加正常運(yùn)行時(shí)間并減少?gòu)U料。如果是組裝問(wèn)題，可以按需對(duì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行再培訓(xùn)。如果是標(biāo)簽問(wèn)題，則可以在包裹發(fā)貨前進(jìn)行更正。當(dāng)然，無(wú)論是什么問(wèn)題，還是希望通過(guò)解決上述第一項(xiàng)挑戰(zhàn)，迅速發(fā)布召回通知，因?yàn)橛涗浺惨子跈z索。

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

解決方案考量：無(wú)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(lái)完成定制化訂單，配備持續(xù)運(yùn)行的相機(jī)和掃描儀是確保每秒多次成功解碼的唯一方法。

對(duì)汽車制造商的思考和行動(dòng)號(hào)召

如果當(dāng)前的機(jī)器視覺(jué)相機(jī)和固定式工業(yè)掃描儀無(wú)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(shí)候做出改變了。為盡力填補(bǔ)這些能力上的差距、強(qiáng)化流程控制，同時(shí)簡(jiǎn)化并加速?gòu)馁|(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(guò)集成新的相機(jī)或掃描儀，在現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整，或者更明智的選擇是，投資于一個(gè)全新的工業(yè)自動(dòng)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(guò)單一軟件平臺(tái)以多種不同方式應(yīng)用，同時(shí)在了解到隨著運(yùn)營(yíng)需求的變化，在擴(kuò)展解決方案或在視覺(jué)和條碼掃描應(yīng)用程序之間可以實(shí)現(xiàn)輕松切換時(shí)感到安心。