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踏步走进瓷砖检测智能化时代

踏步走进瓷砖检测智能化时代   我国的瓷砖检测系统从上世纪90年代末开始至今,已经推出了将近20年,然而却只有不到10家企业对其经行研发。原因除了技术要求高之外,普及率低也是重要因素。
  
  据不完全统计,目前国内使用的平整度机接近500台,尺寸机才约100台。由于瓷砖检测系统多置于抛光砖磨边工序之后,按全国1400条抛光砖生产线来计算,我国瓷砖检测设备具有十分广阔的市场前景。
  
  “企业自身的观念对产品的推广起决定作用。”在佛山市迈迅机电有限公司(以下简称“迈迅机电”)总经理张伟群看来,知名品牌企业由于其产品定位缘故,客户对所购产品的尺寸、平整度、色差等外观要求更高,导致生产企业不得不加大品质检测这方面的投入。目前,诸如诺贝尔陶瓷、冠军陶瓷、欧神诺陶瓷、东鹏陶瓷、兴辉陶瓷、新润成陶瓷、马可波罗陶瓷、顺成陶瓷等陶瓷名企纷纷购进并应用此类质检设备,取得良好反响。这也是张伟群坦言“经过多年发展,我国的瓷砖检测系统已经很成熟”的原因。
  
  成立于2009年的迈迅机电,从2010年开始研发瓷砖高精度视觉智能检测系统,在尺寸机检测技术方面获得国家技术专利。目前公司共售出80多台检测系统,并销往台湾、马来西亚、印度尼西亚、越南等地。据采访,目前广东新一派建材有限公司里的8条生产线都安装了迈迅机电的设备。公司也专门针对微晶石产品研发出微晶石平整度机,目前也在企业投入使用。微晶石的表面熔块容易发生波浪变形,因此对平整度机的性能要求很高。迈迅机电平整度机的推出,成功解决了业内关于波浪变形难以检测的难题。
  
  尺寸机是专业用于对瓷砖的各项尺寸进行检测的自动化系统。该系统通过CCD摄像机拍摄生产线上的瓷砖,把拍摄下来的图像信号输入到计算机中,经过计算机对图像识别和处理后,得到该瓷砖的各个尺寸,判别产品是否符合质量要求。若不合格,则报警灯亮、报警器报警,并在其侧面做画笔记号(可选配装置),或者可录音式报警(可选配装置),数据也将记入数据库以便统计分析。
  
  尺寸机可检测抛光砖、全抛釉、仿古砖、瓷片等多类产品,“该设备特别适合瓷片生产企业使用。”张伟群解释,上墙的瓷片对无缝拼接和对角线的要求很高,同时由于生产线速度快,传统人工检测完全无法有效检测和管理产品品质。
  
  尺寸机的使用,可实时在线显示生产线上砖的尺寸变化,提前调整磨边线后,避免尺寸超标砖的出现,减少超标损失;在线100%检测生产线上产品,消除产品漏检,及时通报磨边线的工作状况,减少因磨边线出现故障而出现大量的超标砖;降低质检、磨边操作人员的劳动强度。尺寸机还大大提高了企业的质检速度,以迈迅机电的尺寸机为例,在部分企业,每分钟能至少检测57片600×600(mm)的抛光砖。
  
  尺寸机主要包括传送系统、对中装置、支承机架、传感器、视觉系统。
  
  视觉系统是尺寸机的主要组成部分,主要由照明光源、成像镜头组、CCD成像器件和图像采集系统等部分组成。其主要器件为CCD摄像机、与之相配合的镜头和图像采集卡。
  
  由于工业相机能较为精准检测出瓷砖的对角线是否合格,CCD摄像机成为现阶段检测瓷砖尺寸的主要工具。CCD对镜头的分辨率和视场有相当高的要求,光学镜头的选择很关键,它直接影响成像质量的优劣和算法的实现与效果。CCD具有解析度高、体积小、重力轻、耗电低等特点,其快门速度可达1/5000(s),确保了各摄像机拍得图像时间上一致,减少计算误差。
  
  “尺寸机的关键在于视觉系统和系统软件,要使尺寸机稳定运行,软硬件的良好匹配十分重要。”张伟群的这番话再次验证了软硬件的“无缝拼接”对于设备效能发挥的重要性。
  
  首先,视觉系统的原则是在满足设备要求的前提下,使瓷砖能清晰地成像在CCD上。它将瓷砖成像在CCD上,定位传感器发出瓷砖到位信号后,CCD以反馈编码器提供的外部驱动时序扫描瓷砖,获取的图像通过图像采集卡输入到计算机进行图像处理,通过一定的算法计算边长、对角线等尺寸数据。
  
  记者了解到,视觉系统容易受生产环境中粉尘、水汽、温度等影响,因此选择质量良好的部件十分重要。目前国内大多数瓷砖检测系统使用进口光学部件,其与软件匹配性更高、工艺更精良、设计更好。
  
  其次,软件系统是设备和用户对话的窗口,主要完成摄像机控制、摄像机自动调焦对策、图像预处理、算法实现、系统控制及数据存取等功能。软件实现了测量基本功能,提供了瓷砖边长、对角线、对角线差、当前系统状态及检测速度、已测数量、合格率等测量信息,并将开关机时间、测量总数、不合格数量、合格率、各种主要超差类型出现数量及程度等信息以报表形式保存下来,便于生产统计、管理、以及对窑炉、磨边机的等生产设备及时做出修正。
  
  软件设计平整度机功能实现的关键
  
  根据国家标准GB/T3810.2-2006的规定,平整度是中心弯曲度、边弯曲度和对角线翘曲度的总称。只要对这三项指标进行测量和计算,并结合工厂的生产实际,取这三个值中的最大值,这个最大值就是被测瓷砖的平整度值。
  
  不同的测量原理形成不同的测量方法,传统的瓷砖表面平整度测量方法是平台塞尺法和千分表法。平台塞尺法是一种直接测量法,它是平整度测量中最常用的测量手段。测量过程:用一桥框平尺靠在工件表面的测量位置,然后用塞尺测量直尺下的间隙。根据测量要求的不同选取不同的测量位置,便可测得工作表面的平整度值。
  
  平台塞尺法测边弯曲度和翘曲度,由于测量手段的局限性,这种平台塞尺法只能用于静态测量,测量过程受到工作人员主观因素的影响较大,测量误差也比较大。
  
  相比之下,使用平整度机,能替代人工检测,实现在线产品100%全检,消除产品漏检;实时通报瓷砖平整度变化,提醒抛光、窑炉操作人员及时调整工艺参数;根据更多质量要求更详尽地设定分级标准,更科学地分级分类产品。
  
  平整度机的测量过程为:瓷砖由同步传送皮带输送,经过对中机构调整到正确位置,瓷砖继续向前移动到达检测位置时,被定位开关检测到,控制系统得到瓷砖的到位信号后,开始执行检测工作,传感器采集瓷砖表面的高度信息,并将测量数据传送给PLC,经过计算可求出被测瓷砖的平整度。
  
  张伟群强调,在瓷砖平整度在线测量中,输送机构能否使瓷砖正确、平稳地经过检测工位是实现平整度的准确无误检测的前提;平稳的固紧结构设计也是非常必要的,能为传感器提供良好的保护,避免瓷砖对传感器的冲击。
  
  “无论是尺寸机还是平整度机,软件的设计对于设备的正常运作是不能忽视的,而工控PC的自由通讯与平整度算法实现是平整度机系统软件设计的核心。”张伟群说,参数的读数、指令的发送、测量数据的读取和存取等,是瓷砖平整度在线检测操作软件的重要部分,它直接关系着瓷砖平整度在线检测系统的功能能否实现。
  
  据了解,我国很少瓷砖检测系统的软件程序属自主开发。迈迅机电平整度机的软件算法由公司自身的程序员研发,通过在线反复试验与实践来检验算法是否精准。由于自己开发软件算法,因此设备能快速根据客户需求来调整产品性能。
  
  因此,对于平整度机来说,系统软件是连接工人和设备的中间纽带。一方面,需要提供工具让用户根据产品的质量要求控制生产工艺参数,提供检测结果的数值显示,以便用户直观获得瓷砖的平整度信息;另一方面,软件需根据用户输入的工艺参数产生一定的输出指令控制检测设备进行在线检测操作,同时对检测结果实时显示,软件还必须监控平整度检测设备的状态,如果有异常就输出报警,避免出现错检、漏检等不当操作,影响产品的质量控制。
  
  准确、稳定、便捷让瓷砖检测系统走得更远
  
  在陶瓷行业机械化程度较高的当下,陶瓷企业对陶瓷装备自动化的要求,不再仅仅强调自动化功能,对于设备生产速度、产品品质保证以及生产稳定性有着更高的要求。张伟群也意识到这点:“一款优秀的瓷砖检测系统,要求在准确性的基础上保持稳定性,同时具有易操作性。”
  
  在瓷砖检测系统的性能特点中,陶瓷企业更看重其能消除产品漏检,提高检测准确性的功能。企业对产品尺寸是否达标的要求越来越高,传统工人检测对角线时,允许误差±1mm,现在企业要求误差达到±0.2-0.4mm。张伟群认为,要提高设备的准确性,需要注重CCD选型、控制系统采集程序、软件算法等方面。
  
  今年5月广州工业展,不少关注瓷砖检测系统的客商均表示,在选购设备时会优先考虑生产速度得到保障、稳定性更强的产品,从而保证生产过程的稳絮进行。实际上,瓷砖检测设备可在提升检测速度的基础上保证设备运行的稳定性,但前提是软硬件配套合理。
  
  另外,由于大部分瓷砖检测系统程序异常复杂,设备一旦调试,经常出现调机时间比生产时间还长的情况。因此,易操作性也是该设备未来努力的方向。迈迅机电一直朝着设备操作简便性的方向努力,相比其他同类产品需调试一个星期方可使用,迈迅机电的产品通过半小时调试后就可正常运作。
  
  “日后,我们的产品在转换瓷砖规格时,所耗费的时间更短;设备的操控运作也会趋向简单。”张伟群表示,现在企业转换产品规格时,设备要花费15分钟来调整部分硬件位置和软件算法。另外,由于设备针对不同步骤都有不同的操作按钮,按钮通常超过10个,为更容易操作设备,日后的设备会减少按钮数量。
  
  在探究如何让中国陶瓷产业加速自动化发展的问题上,不少业内专家表明,目前中国陶瓷产业的自动化水平还比较低,而要提高自动化水平应该是建立在创新的基础之上,形成差异化发展,并不是一味单纯地模仿。
  
  实际上,陶瓷自动化装备发展到现在,在技术上已经难有革命性的突破,企业更多的是提升原有设备,使自动化装备在技术上更加成熟。
  
  迈迅机电会根据不同客户的具体要求来提升产品的性能。目前公司的瓷砖检测系统已升级到第三代了,不仅操作更简便,而且产品结构更符合生产环境的要求,为免受粉尘、水汽等影响,设备部件的密封性大大增强。
  
  有行业人士认为,未来瓷砖检测系统将趋向全面化、智能化与模块化。全面化是指所有产品缺陷都可通过设备来检测;智能化是指能适应厂家要求,通过改善软件系统,来提高设备性能;模块化则是指简化设备的外形与构造,让设备安装操作更加简便。“我们的尺寸机将往模块化靠拢,系统的安装、使用等方面将更加方便。”张伟群意识到设备的简便操作对于陶瓷生产的重要性。
  
  另外,张伟群认为,考虑到人工检测瓷砖色差的难度较大,且容易受个人素质与外部环境影响,检查时出现的错误率也较高,“在不久的将来,我国也会出现瓷砖色差检测系统。”
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