一种监控摄像机自动化生产技术

一种监控摄像机自动化生产技术摘要：随着视频监控系统的发展，监控摄像机的生产经历了跃式发展。由于需求的不同，监控摄像机成为多产品小批量的产品，使得在通常的生产模式下效率低下、质量不能得到很好的控制。通过对监控摄像机生产流程的分析，在组装、调整、检查、包装、产品生产切替领域进行大量的自动化、通用化的开发，提高了生产效率及产品质量控制能力，大幅降低了生产的成本、提高了效率。关键词：监控摄像机；生产方式；生产效率；质量；组装；调整；检查；包装；产品切替；自动化DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.033视频监控系统发展了短短二十几年时间，已经发生了翻天覆地的变化。为安防技术的进步作出了巨大贡献。监控摄像机做为其中的核心设备，也经历了飞跃式的发展。主要经历了三个阶段。第一阶段是七十年代末到九十年代中期，这个阶段以闭路电视监控系统（CCTV）为主，也就是第一代模拟监控摄像机。其传输媒介为视频线缆。由控制主机进行模拟处理。主要应用于银行、政府机关等高档场所。其传输媒介为视频线缆。由控制主机进行模拟处理。主要应用于银行、政府机关等高档场所。第二阶段是九十年代中期至九十年代末，以基于PC机插卡式的视频监控系统为主，我们通常认为这是过渡阶段的半数字时代。记?的媒体由传统的盒式磁带进化为硬盘录像，故常常被称为硬盘录像机。第三阶段是九十年代末至今，以嵌入式技术为依托，以网络、通信技术为平台，以智能图像分析为特色的网络视频监控系统为主，自此，网络视频监控的发展也进入了数字时代。网络视频监控的应用不再局限于安全防护，逐渐也被用于远程办公、远程医疗、远程教学等领域。到第三代――网络化视频监视系统，又称为IP监视系统。网络监控摄像机也迎来了大规模应用阶段，生产量得到了大幅提升。即使经过2013年～2015年超过100%的增长后，2016年后每年还有30%左右的增幅，网络监控摄像机的生产效率和质量的提升成为网络监控摄像机企业发展的关键。1目前的生产方式面临的课题由于经历了三次大的飞跃，在新产品不断涌现的同时，监控摄像机积累了大量的老机种。布线等诸多因素造成不是所有顾客都能跟随产品的升级换代使用新产品，所以老机种还是有需求。这样势必新老机种必须同时开展生产，以满足不同顾客的需求。不止于此，由于监控摄像机是专业性很强的产品，不同场合需要不同性能的产品。按画质要求可以分成标清、高清、4K三种；根据使用场景可以分为室内机、室外机两种；根据固定的位置可以分为枪式、半球式、PTZ式三种等等。不同的顾客，可以根据不同的使用场合，可以选择不同的产品。但是这样一来就产生了巨量的产品种类，而且由于用途更加细分，每个产品每次的批量都不大，这对生产来说是个巨大的挑战。给生产的效率和质量的控制带来了很大的考验。2目前生产方式的分析目前大部分监控摄像机的生产厂商都是从民用摄像机的生产厂商发展而来，大部分都沿用了民用摄像机的生产模式。但是，民用摄像机的是产品种类单一、批量相对较大的模式进行生产的。显然，这种模式对于监控摄像机的生产不是最高效率的生产模式。目前的生产流程如下：（1）组装线进行焊接、组装，（2）调整线体进行数据预置及图像等的参数调整，（3）对产品进行性能检查，（4）包装，（5）切换下一个生产的产品。在这工程中，除调整项目通过软件进行自动调整外，其他工位基本上都是人工作业，生产效率和质量很难进行有效控制。下面就这五个流程进行逐一分析。（1）组装线。组装线上的作业基本是焊接、涂布、插导线、打螺丝四种。基本上都是人工作业。（2）调整线。调整线上大部分的项目都是自动的，但是各种线材的接续、软件的选择打开、整机上电的等待都花费大量的人工工时。（3）检查线。检查线上的项目基本是通过目视、手动作业来实现图像、声音等的检查，这个阶段是最耗费工时的项目。（4）包装线。包装线上根据不同国家、不同产品的需要进行包装箱、说明书、标签的选择、检查后包装作业。（5）产品切替。由于产品种类多，一条生产线上要对应多种机种，为减少固定资产投资，一般厂家需要在同一生产线上生产二十几种产品，机种切换生产时都需要人工操作。只有将上述五个流程中的人工作业部分最大程度的进行自动化，才能最大程度的提高生产效率及降低作业中的差异提升产品品质。3自动化生产的开发通过实践和多年摸索，我们发现，在多机种少批量生产的形势下，原本依赖人工作业的方式不仅效率上不高，而且一致性差。在各个问题解决的探究中发现，自动化是最有效的手段。为了提高生产效率、降低生产成本以及减少人员，使人工作业的部分尽可能实现监控摄像机自动化生产，在尽可能提高自动化的情况下改善了原先手动线生产效率低的不足，消灭或者降低有风险的检查项目，更好的提高了生产效率，大幅降低漏检误检的可能。针对上述五个流程中的作业，需要进行逐一分析、设计自动化的方案，将可靠性高、效果显著的方案付诸实施。首先，组装线上的焊接、涂布、插导线、打螺丝作业。其中焊接作业对象基本是各类端子，自动化的课题是焊点的自动移动及自动送焊锡丝。自动移动可以通过现有的六轴机器手臂进行改造，在六轴机器手臂的前端固定电烙铁，按照需要的焊接位置，对机器手臂进行编程后按预设轨迹进行移动。自动送焊接丝可以通过电机来控制，取得每次焊接长度的经验值后可以和机器手臂一起进行自动焊接。其次是涂布作业，涂布作业的具体内容是在螺丝、旋转轴承等部位进行封漆、油脂等的涂布，由于操作的对象零部件很小，涂布的都是液体状的材料，操作时间很长、而且涂布的质量完全靠人工控制，质量风险较高。这一工序的自动化，最主要是要实现涂布量的控制及，涂布过程的自动监控，以实现效率和质量的提升。这一设备完全是需要根据特定的作业内容开发特定的自动化设备，没有通用的平台可以借鉴。自动涂布得部分是通过固定并自动旋转被涂布零部件，同时控制气压使涂布机内液体在旋转体上均匀涂布；自动监控部分是通过摄像头取得涂布过程中的影像，通过被涂布零部件上的颜色变化来判断涂布的过程是否满足要求并记录。最后关于插导线及打螺丝作业，通过探讨和研究，目前的技术对成功率的控制不成熟，今后将继续探讨。这样，在整个组装作业过程中，通过焊接和涂布作业的自动化，实现了将近50%的效率提高、也提升了作业一致性、提高了产品质量。其次，调整线的手动各种线材的接续、软件选择打开、整机上电等待作业的自动化。其中各种线材的接续是必不可少的作业，怎么样做到成本低、效果好呢？在每个工位上完全自动化接续电源、信号线是可以做到的，但是需要投入大量设备投资，每条线至少需要26万元左右。为控制投资，开发了监控摄像机底座，在第一个工位上把监控摄像机接续到底座上，后续工位只要把底座放到相应的连接底座就能完成连接，这样把线材的连接次数从20几次，减少成1次，大幅提高了作业效率。手动选择软件，可以通过开发软件，从LAN通信端口读取整机信息，然后软件自动打开相应的软件。这样可以完全自动打开软件不需要手动操作。最后是整机上电的等待时间削减，分析LAN上电时序发现监控摄像机通电后为分配网络地址等流程，等待时间约2.5分钟能正常进行和电脑通信，降低了等待整个上电时间，设计了多种解决方案，最后运用POE通电通信协议，即先给监控摄像机通电，不连接通信信号，再开发了双受台轮转治具。实现了前台机器在调整检查过程中，下台机器实行预通电待机，在前一台整机完成调整后，切换通信信号，这样完全减去了第二台以后的等待时间。每天节省等待时间根据生产台数不同约5～6小时，大幅降低了上电的等待时间，提升了生产效率。再次，是检查线体的图像目视检查和手动操作部分。图像检查的内容是对标准图像进行目视检查，如检查聚焦的十字图、检查颜色还原的彩条图。通过开发边缘判断软件实现聚焦自动判断，通过机械臂来实现各种开关的自动检查。第四，包装线上各种外箱、说明书及标签等的目视检查。由于机种众多，外箱、说明书及标签也有上百种，为防止?`使用，要花费大量工时进行检查，由于完全依赖人工，发生失误的可能性大。通过开发软件自动检查这些包装品上的条形码，或者用称重的方式自动检查。这样可以大幅削减检查工时、也百分之百保证了正确。最后，产品的切替。每次产品生产的切替，切替的主要对象是治工具和软件。在上述自动化的过程中，开发了共同通电底座及自动识别机种来切替软件，通过上述的自动化，也实现了产品切替的自动化。在上述五个领域完成自动化后，整个监控摄像机的生产实现了最大程度的自动化，提高了生产效率及生产的可靠性。4前景监控摄像机自动化生产的研究与实践，为多机种少批量生产的生产模式提供了可以借鉴的实例，也为以后更多的生产自动化改善积累了丰富的经验。随着供给侧改革的进一步深入，不仅仅是监控摄像机是机种少批量生产，大量个性化产品的生产势必使这样的趋势越来越明显，这样的生产模式将能应用于各个生产的领域，为我国的产业升级提供改革的经验。参考文献：[1]胡江涛.视频监控系统应用[M].法律出版社，2015.[2]SolemPython计算机视觉[M].人民邮电出版社，2014.[3]姚福来，田英辉.自动化设备和工程的设计、安装、调试、故障诊断[M].机械工业出版社，2013.[4]罗世伟，左涛，邹开耀.视频监控系统原理及维护[M].电子工业出版社，2010.作者简介：高德钧（1974-），男，上海人，本科。