海康MV-CS050-10GM面陣相機(jī)手表抓取&掃碼定位項目

1.客戶(項目)所屬行業(yè):3C行業(yè)

2. 行業(yè)背景介紹

(1) 行業(yè)簡介

3C 行業(yè)，即計算機(jī)、通信和消費(fèi)類電子產(chǎn)品行業(yè)的簡稱，是一個隨著信息技術(shù)發(fā)展而迅速崛起的產(chǎn)業(yè)。3C行業(yè)是指結(jié)合電腦、通訊和消費(fèi)性電子三大科技產(chǎn)品整合應(yīng)用的資訊家電產(chǎn)業(yè)。它涵蓋了廣泛的產(chǎn)品線，包括智能手機(jī)、個人電腦、平板電腦、可穿戴設(shè)備如智能手表等。

近年來，3C設(shè)備市場規(guī)模持續(xù)增長。據(jù)浙商證券數(shù)據(jù)，截至2022 年，我國3C自動化設(shè)備市場規(guī)模約為2349.8億元,其中增量設(shè)備市場規(guī)模約為1350.3 億元，存量設(shè)備市場規(guī)模約為999.5億元。伴隨國內(nèi)相關(guān)設(shè)備公司綜合實(shí)力的提升，3C自動化設(shè)備將成為企業(yè)降低成本的重要手段之一，市場規(guī)模有望持續(xù)增長。貝哲斯咨詢預(yù)測，到2025年，全球3C數(shù)碼配件市場規(guī)模將達(dá)到1.5萬億美元。

3C 行業(yè)對高精度、高效率的視覺檢測需求日益增長。隨著產(chǎn)品的小型化、精密化，以及消費(fèi)者對產(chǎn)品品質(zhì)要求的提升，傳統(tǒng)的人工檢測已難以滿足大規(guī)模、高質(zhì)量的生產(chǎn)需求。因此，機(jī)器視覺技術(shù)在3C行業(yè)的廣泛應(yīng)用，不僅提高了生產(chǎn)效率，還顯著提升了產(chǎn)品質(zhì)量和一致性。

(2)

生產(chǎn)環(huán)節(jié)介紹

在生產(chǎn)流程中，智能手表項目主要涉及以下幾個具體環(huán)節(jié):首先是原材料準(zhǔn)備，包括顯示屏、處理器、傳感器等關(guān)鍵零部件的采購和檢驗(yàn);其次是零部件加工，如電路板焊接、外殼注塑等;接著是組裝環(huán)節(jié)，將各零部件精確組裝成完整的手表;最后是功能測試和品質(zhì)檢驗(yàn)，確保手表的各項功能正常且符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

在上下游環(huán)節(jié)中，上游主要是原材料供應(yīng)商和零部件制造商，他們提供智能手表所需的各種材料和部件;下游則是品牌商、渠道商，分別負(fù)責(zé)將將智能手表品牌化和包裝，最終推向市場并滿足消費(fèi)者需求。

(3) 項目目的

本項目的主要目的是解決3C 行業(yè)中智能手表生產(chǎn)過程中的質(zhì)量檢測問題。

隨著智能手表市場的不斷擴(kuò)大和消費(fèi)者需求的日益多樣化，對智能手表的品質(zhì)要求也越來越高。傳統(tǒng)的人工檢測方式不僅效率低下，而且容易出錯，無法滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求。因此，本項目旨在引入優(yōu)異的機(jī)器視覺技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對智能手表的自動化、高精度檢測，從而提高生產(chǎn)效率，降低不良品率，提升產(chǎn)品整體品質(zhì)。

(4)檢測原因

進(jìn)行機(jī)器視覺檢測的原因主要有以下幾點(diǎn):

機(jī)器視覺技術(shù)能夠提供高精度、高效率的檢測服務(wù)，能夠準(zhǔn)確識別智能手表上的各種缺陷和瑕疵，如顯示屏亮點(diǎn)、劃痕、外殼縫隙不均等，確保每一塊手表都符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
機(jī)器視覺檢測能夠大大縮短檢測時間，提高生產(chǎn)效率。在智能手表的大規(guī)模生產(chǎn)過程中，人工檢測往往需要耗費(fèi)大量時間和人力，而機(jī)器視覺技術(shù)則能夠在短時間內(nèi)完成大量檢測任務(wù)，從而加快生產(chǎn)進(jìn)度。
機(jī)器視覺檢測還能夠?yàn)楹罄m(xù)的環(huán)節(jié)提供便利。例如，在發(fā)現(xiàn)不良品時，機(jī)器視覺系統(tǒng)能夠自動標(biāo)記并隔離這些產(chǎn)品，避免它們進(jìn)入下一道工序或流向市場，從而降低生產(chǎn)成本和售后維修成本。
機(jī)器視覺檢測還能夠?yàn)楫a(chǎn)品改進(jìn)和優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持，幫助企業(yè)不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量和市場競爭力。

3.案例背景

（1）客戶（項目）需求

本項目應(yīng)用于智能手表質(zhì)檢產(chǎn)線設(shè)備上，視覺功能包括引導(dǎo)抓取、二維碼識別、將數(shù)據(jù)信息反饋到MES系統(tǒng)等功能。

圖:智能手表產(chǎn)品(生產(chǎn)圖)

(2) 客戶痛點(diǎn)或問題

產(chǎn)品多樣化且換型不固定，每款智能手表都需要定位抓取中心，即:支持混料生產(chǎn)。

暗色系列產(chǎn)品，打光成像效果不佳，換型后易抓邊定位異常。

4.方案描述

(1)項目配單表

環(huán)境

平臺

直線電機(jī)模組

運(yùn)動速度

50 個/min

硬件配單

相機(jī)

MV-CS050-10GM

鏡頭

MVL-MF5028M-5MPE

光源

MV-LBES-300-200-W

光源控制器

MV-LEVD-24-2-SY

光源延長線

MV-LW-H-003-1-S

數(shù)據(jù)

相機(jī)鏡頭高度

210mm

視野(FOV)

32mmx26.8mm

單像素精度

0.15mm/pixel

曝光值

2000us

海康MV-CS050-10GM 500萬像素網(wǎng)口面陣相機(jī)

(2)方案示意圖

圖:打光架設(shè)示意圖

圖:現(xiàn)場架設(shè)圖

(3) 方案思路描述

本方案視覺需要完成手表定位、讀碼上傳兩個需求:

兩個需求均由上相機(jī)實(shí)現(xiàn)，節(jié)省硬件成本。上相機(jī)靜止安裝在機(jī)架上，吸嘴吸附在延長桿上，進(jìn)行標(biāo)定。

智能手表款式很多，需要兼容不同產(chǎn)品換型混料生產(chǎn)，并針對暗色系列產(chǎn)品添加圖像預(yù)處理。

三個吸嘴頭分別示教，通過移動拍照共用同一個標(biāo)定文件，減少重復(fù)標(biāo)定工作。

讀碼判斷手表顯示屏能否正常顯示，并讀取上傳二維碼信息，將二維碼編號與產(chǎn)品進(jìn)行綁定。

圖:方案內(nèi)容架構(gòu)

(4)

搭建與調(diào)試

本方案包含手表定位、讀碼上傳兩個流程，本章重點(diǎn)展示手表定位和讀碼的具體內(nèi)容。

標(biāo)定流程:使用靜止上相機(jī)實(shí)現(xiàn)，由TCP 通訊觸發(fā)流程和接收點(diǎn)位。通過 12 點(diǎn)標(biāo)定獲取設(shè)備的標(biāo)定轉(zhuǎn)換矩陣，用于后續(xù)的像素坐標(biāo)與物理坐標(biāo)的相互轉(zhuǎn)換。配合腳本自動保存標(biāo)定圖片，自動保存拍照物理點(diǎn)到全局變量，減少技術(shù)人員操作步驟，方便追溯和排查問題。

圖:自動標(biāo)定流程

2. 抓取定位&讀碼流程:流程內(nèi)包含圖像預(yù)處理、定位抓取和讀碼三個板塊。使用歸一化等圖像預(yù)處理算法減少環(huán)境光影響，增加特征邊緣對比度，兼容多產(chǎn)品提高方案重復(fù)利用率。通過定位智能手表特征，計算產(chǎn)品位置偏差，引導(dǎo)抓取位置。

圖:抓取定位&讀碼流程

3. 以拍照位作為基準(zhǔn)，移動拍照多吸嘴各自示教共用標(biāo)定文件，減少標(biāo)定重復(fù)工作。通訊發(fā)送實(shí)時示教值實(shí)現(xiàn)吸嘴切換功能，減少調(diào)機(jī)人員工作量。

難點(diǎn) 1:兼容產(chǎn)品換型，暗色系列產(chǎn)品折射率小，成像效果差。

解決方案:通過圖像預(yù)處理(歸一化、濾波等)優(yōu)化成像，增強(qiáng)邊緣對比度，找到產(chǎn)品共性的特征。

難點(diǎn) 2:多吸嘴工位，標(biāo)定成本大。

(5) 項目難點(diǎn)及解決方案描述

解決方案:采用移動拍照+各自示教方式減少標(biāo)定工作量，能實(shí)現(xiàn)快速吸嘴切換。

(6)效果展示

圖:軟件生產(chǎn)效果圖

5. 方案優(yōu)勢

(1)產(chǎn)品層面:

圖像質(zhì)量:本方案采用500萬像素相機(jī)，實(shí)測基于原顯示屏成像，這種方式相比面光源會更優(yōu)，能更好解決屏幕類 3C產(chǎn)品打光問題，滿足復(fù)雜場景下的高精度識別需求。

算法耗時:通過優(yōu)化圖像處理算法，本方案的算法耗時顯著降低，平均處理時間僅為100 毫秒，實(shí)現(xiàn)了快速而準(zhǔn)確的抓取定位和讀碼功能。

場景適應(yīng)性:本方案具備強(qiáng)大的場景適應(yīng)性，能夠應(yīng)對不同光照、角度和遮擋條件下的產(chǎn)品檢測。經(jīng)過實(shí)際測試，在多種復(fù)雜場景下，識別率精度均保持在 99.8%以上。

現(xiàn)場應(yīng)用狀態(tài):在現(xiàn)場應(yīng)用中，本方案每天共檢測4000個產(chǎn)品，實(shí)際識別率高達(dá) 99.8%，異常率均低于0.2%。這一數(shù)據(jù)表明，本方案在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中具有極高的穩(wěn)定性和可靠性。

(2)客戶層面

解決混料生產(chǎn)難題:本方案兼容多款產(chǎn)品型號的生產(chǎn)，有效解決了客戶的混料生產(chǎn)問題。在實(shí)際應(yīng)用中，混料率降低了99.5%，大大提高了生產(chǎn)線的效率和穩(wěn)定性。

提升生產(chǎn)效率:由于本方案能夠快速而準(zhǔn)確地完成抓取定位和讀碼功能，客戶的生產(chǎn)效率提高1倍。這意味著在相同的時間內(nèi)，客戶能夠生產(chǎn)更多的產(chǎn)品，從而增加產(chǎn)量和收入。

提高檢測效率和合格率:通過優(yōu)化算法和圖像處理技術(shù)，本方案檢測效率提高了約80%，同時合格率也提升了95%。這一提升不僅減少了不良品率，還提高了客戶的產(chǎn)品質(zhì)量和市場競爭力。

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