基于物联网技术的离散制造企业质量信息采集系统设计

离散制造企业生产过程复杂，生产数据多，且数据的收集、维护和检索工作量大，为了能快速、准确地采集数据，还必须规范整个采集的过程。针对离散制造企业生产组织的特点，经过归类分析，将产品质量信息的采集和处理主要划分为如下6个基本环节。

　　a.产品号生成。

　　利用激光雕刻机将按照规则生成的产品号雕刻在在制品或关键/重要零部件上，或将按规则打印的条形码粘贴或系挂在零部件上，解决人工编写、刻录、喷涂容易造成的重号、错号等问题。产品号生成需具备自动生成、手工编辑、自动校正、错重号报警等功能，能够将本批次刻制的产品号准确地传递到后续工序或检验检测点。

　　b.加工过程信息采集。

　　在待检验工位，检验员利用PDA、扫描仪等自动采集设备对产品号进行采集与识别，同时扫描工、检验人员工号及产品质量信息。如果检验员需要对某个质量因素进行超差处理，可使用PDA等对存储有质量信息分类的条形码进行扫描，并将超差处理方式存储在系统中，与产品号自动关联。系统根据产品号采集结果自动形成对在制品或关键/重要零部件加工进度及质量状况的监控。

　　c.试验信息采集。

　　对完工产品需要展开最终试验。利用PDA等设备采集产品号，并通过USB或RS-232接口与试验设备连接，实现试验信息的自动采集。若试验不合格，则自动记录试验中的不合格信息，便于返修和产品质量追溯。针对外场试验，系统还需要提供试验数据的导入、导出功能。

　　d.抽检。

　　针对试验合格的产品，按产品类型选择不同的抽检方案，并按抽检方案组织和抽取试验用产品。通过PDA等设备采集产品号信息，并记录检验结果信息，对抽检不合格的产品需维护不合格原因、修复措施以及修复的结果等信息，同时建立跟踪、监控档案。

　　e.包装及校验。

　　在包装环节，对即将进行装箱的产品号进行在线采集，并自动校验所采集产品号是否在合格产品列表中，对不符合项进行报警。包装完成后再对包装箱箱号（预先用条形码形式打出）进行在线扫描，建立箱号、产品号之间的关联关系，便于后续管理和追踪。

　　f.入库及出厂发运。

　　在入库及出厂发运环节，系统通过对包装箱号信息的采集，自动关联到包装箱内产品的产品号信息，自动检索产品整个生产过程的加工和检验信息，生成并打印产品合格证书及各类说明书材料。

　　3、系统实现关键技术研究

　　3.1 基于BP网络的复杂背景下的图像识别技术

　　由于待采集的产品号是通过激光雕刻在金属表面，根据产品类型的不同，字体、大小不尽相同，且产品在各生产车间流转，图像采集时面临油污、强弱光等复杂因素的影响，字符分割、字符识别方法的优劣直接影响到信息采集的准确性和及时性。针对采集到的图像存在模糊、缺损、粘合或污迹干扰的情况，系统在传统的基于投影分析字符分割法M1的基础上采用递归回扫的办法进行二次字符分割，并结合连通域分析，利用字符的固定高度和间距比例关系等先知知识，较好地解决了产品号在复杂背景下的字符切割问题。再选择中值滤波、阈值分割、数学形态学处理、边缘检测、轮廓跟踪、区域填充等预处理方法，将目标从复杂背景中分离出来。提取到目标的多种形状特征后，剔除特征间的冗余，经优选后选取形状参数特征，组成目标识别的特征向量，为目标识别提供有效数据。在上述研究的基础上，深入研究基于神经网络的目标识别技术，设计基于神经网络的分类器。最后，考虑到单一分类器识别往往难以取得满意的效果，提出一种改进的基于投票的多分类器集成算法，从而提高了目标识别的可靠性。

　　由于信息采集点分散，数目众多，数据采集过程与生产过程存在时空上的交叉，传统实现方式下的数据实时性、准确性将受到很大制约，因此系统采用数据采集与业务处理相分离的技术手段，在PDA上完成数据采集与部分信息的维护，在PC机上完成数据验证、业务处理等其他功能。考虑到加工场地的分散性以及大型设备设施对信号的干扰影响，系统在PDA与PC之间通过USB接口连接，采用SOCKET的通讯协议，定义遵循XML标准的3种消息：WaitForInput、Datalnput、DataAccept，实现信息的快速采集。

　　4、系统应用情况

　　该系统已经成功应用于成都某兵器制造的生产线。系统的成功应用，使企业能及时准确地采集生产过程的质量信息，提高了质量管理的效率，降低了装配差错率，提高了生产线的整体生产效率和生产质量，提高了决策的及时性、科学性。随着企业应用的深人，该系统计划与企业其他信息系统进行集成应用，实现企业协作效率的提高和管理模式的改进。

　　5、结束语

物联网