(高清版)GBT 40659-2021 智能制造 機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng) 通 用要求

智能制造機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)通用要求2021-10-11發(fā)布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)I前言 2規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)和定義 4縮略語(yǔ) 15機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)架構(gòu) 25.1整體架構(gòu) 25.2輸入模塊 25.3處理模塊 35.4輸出模塊 36系統(tǒng)功能要求 36.1遠(yuǎn)程控制 36.2操作模式 6.3系統(tǒng)配置 46.4系統(tǒng)自診斷 46.5遠(yuǎn)程維護(hù) 46.6互聯(lián)互通 47系統(tǒng)性能要求 47.1設(shè)備性能 47.2過(guò)程性能 7.3制造管理性能 7.4檢測(cè)性能 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部提出并歸口。本文件起草單位：中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、西安交通大學(xué)、研祥智能科技股份有限公司、英飛凌科技(無(wú)錫)有限公司、深圳中科飛測(cè)科技有限公司、株洲中車(chē)時(shí)代電氣股份有限公司、深圳賽西信息技術(shù)有限公司、青島海爾工業(yè)智能研究院有限公司、無(wú)錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院、安徽巨一自動(dòng)化裝備有限公司、深圳市海能達(dá)通信有限公司。1智能制造機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)通用要求本文件規(guī)定了機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)的架構(gòu)、功能要求、性能要求等。本文件適用于指導(dǎo)企業(yè)、高校、科研院所等相關(guān)機(jī)構(gòu)開(kāi)展機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T33863.8—2017OPC統(tǒng)一架構(gòu)第8部分：數(shù)據(jù)訪問(wèn)3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)onlinedetectionsystembasedonmachinevision利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)車(chē)間生產(chǎn)線實(shí)時(shí)檢測(cè)和判別的系統(tǒng)。逃逸率escaperate機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)未檢測(cè)出的不合格品數(shù)量占該檢測(cè)批次總數(shù)量的百分比。誤報(bào)率falsealarmrate被機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)判定為不合格品的合格品數(shù)量占該檢測(cè)批次總合格品數(shù)量的百分比。4縮略語(yǔ)下列縮略語(yǔ)適用于本文件。CNN:卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ConvolutionalNeuralNetworks)DMS:數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(DatabaseManagementSystem)MES:制造執(zhí)行系統(tǒng)(ManufacturingExecutionSystem)OPCUA:用于過(guò)程控制的OLE統(tǒng)一架構(gòu)(OLEforProcessControlUnifiedArchitecture)SPC:統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制(StatisticalProcessControl)WLAN:無(wú)線局域網(wǎng)(WirelessLocalAreaNetworks)25機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)5.1整體架構(gòu)機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)的整體架構(gòu)如圖1所示。車(chē)間管理系統(tǒng)車(chē)間管理系統(tǒng)參數(shù)配置模塊輸小模塊存儲(chǔ)模塊檢測(cè)執(zhí)行設(shè)備設(shè)備層機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)輸入模塊處理模塊控制層車(chē)間層DM5圖1機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)整體架構(gòu)在生產(chǎn)系統(tǒng)層級(jí)中，機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)涉及設(shè)備層、控制層和車(chē)間層：——設(shè)備層主要涉及接收相關(guān)控制命令并反饋機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)信息的各類(lèi)檢測(cè)執(zhí)行設(shè)備等；——控制層主要涉及機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)的參數(shù)配置模塊、輸入模塊、處理模塊、輸出模塊和存儲(chǔ)模塊等；——車(chē)間層主要涉及與MES、SPC、DMS等車(chē)間管理系統(tǒng)。在車(chē)間的信息流中，機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)流程為：——參數(shù)配置模塊接收車(chē)間管理系統(tǒng)中的各項(xiàng)檢測(cè)要求，并將相應(yīng)參數(shù)配置入輸入模塊、處理模塊和輸出模塊中；——輸入模塊從檢測(cè)執(zhí)行設(shè)備中獲取被檢測(cè)對(duì)象的圖像信息，將其轉(zhuǎn)化為一組可被計(jì)算機(jī)處理的圖像數(shù)據(jù)；——處理模塊接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)方法對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)處理，輸出判別結(jié)果；——輸出模塊按照特定形式和接口要求將判別結(jié)果及檢測(cè)相關(guān)信息分別傳輸至檢測(cè)執(zhí)行設(shè)備和存儲(chǔ)模塊；——存儲(chǔ)模塊將判別結(jié)果和相關(guān)信息數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)在本地或云端數(shù)據(jù)庫(kù)中，滿足檢測(cè)數(shù)據(jù)管理、查詢等需求，同時(shí)為處理模塊提供樣本數(shù)據(jù)(包括樣本圖像和對(duì)應(yīng)判別結(jié)果);——檢測(cè)執(zhí)行設(shè)備根據(jù)判別結(jié)果執(zhí)行檢測(cè)任務(wù)，并反饋執(zhí)行信息給車(chē)間管理系統(tǒng)，形成信息流閉環(huán)。5.2輸入模塊機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)的輸入模塊主要包括成像系統(tǒng)和圖像采集卡兩個(gè)部分：3——成像系統(tǒng)用于將被檢測(cè)對(duì)象轉(zhuǎn)換為圖像信號(hào)，通常由照明光源、鏡頭和工業(yè)攝像機(jī)等組成；——圖像采集卡用于將圖像信號(hào)采集到電腦中，以數(shù)據(jù)文件的形式保存在硬盤(pán)上。輸入模塊在采集被檢測(cè)對(duì)象圖像數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)包括如下要求。視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)前工位狀態(tài)等。5.3處理模塊機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)的處理模塊宜采用機(jī)器學(xué)習(xí)方法實(shí)現(xiàn)圖像檢測(cè)處理，主要包括圖像預(yù)處理、模型訓(xùn)練和檢測(cè)判別三個(gè)主要步驟。a)圖像預(yù)處理：對(duì)采集的被檢測(cè)對(duì)象圖像以及存儲(chǔ)模塊中樣本圖像進(jìn)行初步處理，優(yōu)化和改善對(duì)檢測(cè)有影響的圖像質(zhì)量指標(biāo)，圖像預(yù)處理中的優(yōu)化和改善算法包括數(shù)字化、幾何變換、歸一化、b)模型訓(xùn)練：將完成圖像預(yù)處理的樣本圖像和對(duì)應(yīng)判別結(jié)果標(biāo)簽組成訓(xùn)練樣本集，輸入到CNN等機(jī)器學(xué)習(xí)模型中進(jìn)行參數(shù)訓(xùn)練，生成檢測(cè)數(shù)學(xué)模型。c)檢測(cè)判別：將完成圖像預(yù)處理的檢測(cè)對(duì)象圖像輸入到訓(xùn)練好的檢測(cè)數(shù)學(xué)模型中進(jìn)行判別，輸出判別結(jié)果。處理模塊在進(jìn)行圖像檢測(cè)處理時(shí)應(yīng)滿足以下要求：——處理速度應(yīng)滿足生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)拍要求，并與資源消耗和檢測(cè)效果相適應(yīng)； 處理過(guò)程應(yīng)滿足硬件負(fù)載，并與圖像采集、輸入、輸出的資源占用相適應(yīng)：——處理結(jié)果應(yīng)滿足用戶設(shè)定的逃逸率和誤報(bào)率限值的要求。5.4輸出模塊輸出模塊將處理模塊輸出的判別結(jié)果通過(guò)外部系統(tǒng)接口傳輸給其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和共享，傳輸?shù)姆绞桨ㄓ芯€傳輸(串行接口、以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線等)和無(wú)線傳輸(WLAN、藍(lán)牙、4G、5G等)。輸出模塊應(yīng)滿足以下要求?！敵鰯?shù)據(jù)：輸出數(shù)據(jù)的格式應(yīng)滿足與車(chē)間管理系統(tǒng)和檢測(cè)設(shè)備相適應(yīng)的編碼和存儲(chǔ)要求?！敵鲂问剑狠敵鲂问綉?yīng)滿足輸出顯示設(shè)備和相關(guān)生產(chǎn)管理系統(tǒng)接口的要求?！敵鑫募狠敵鑫募税募O(shè)置相關(guān)信息、設(shè)備相關(guān)信息、樣品相關(guān)信息、檢測(cè)相關(guān)信息、6系統(tǒng)功能要求6.1遠(yuǎn)程控制機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下功能的遠(yuǎn)程控制。——停止：在必要時(shí)執(zhí)行系統(tǒng)停止?！詣?dòng)/手動(dòng)：切換系統(tǒng)自動(dòng)和手動(dòng)模式。6.2操作模式機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)具備通過(guò)命令、設(shè)置菜單或操作按鈕更改操作模式的功能。機(jī)器視覺(jué)在4線檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)至少支持以下四種操作模式?！獑螜C(jī)操作模式：使用內(nèi)置程序、控制菜單或按鈕控制，根據(jù)需要更改系統(tǒng)操作參數(shù)，系統(tǒng)可獨(dú)立執(zhí)行所有操作。在此模式下，其他系統(tǒng)或控制器不可控制機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)過(guò)程?！诰€操作模式：機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)支持在線遠(yuǎn)程控制。在此模式下，其他系統(tǒng)可遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)?！獏f(xié)作操作模式：若機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)的檢查周期大于生產(chǎn)線周期，則應(yīng)將機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)置為協(xié)作模式。在此模式下，每個(gè)機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)只完成部分檢測(cè)任務(wù)?！?zhǔn)操作模式：用于機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)的標(biāo)定過(guò)程。在此模式下，機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)參考已知模式進(jìn)行校準(zhǔn)，確保所有系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)和判別結(jié)果一致。機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)提供配置管理菜單或編程工具，供用戶按照各類(lèi)用途配置系統(tǒng)功能或更改系統(tǒng)性能。以下情況應(yīng)重新配置機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)?！?jì)劃新建生產(chǎn)線時(shí)，應(yīng)評(píng)估機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)周期與生產(chǎn)周期的匹配度。——計(jì)劃新產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)更改檢驗(yàn)項(xiàng)目、模式識(shí)別標(biāo)定、識(shí)別算法和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)?！?jì)劃設(shè)置新的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)提供調(diào)整質(zhì)量控制參數(shù)的方法。機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)具備系統(tǒng)自診斷的功能。自診斷方法可包括?！_(kāi)機(jī)診斷：通電后，使用特定的應(yīng)用程序執(zhí)行全面運(yùn)行診斷。開(kāi)機(jī)診斷應(yīng)自動(dòng)提示錯(cuò)誤代碼或錯(cuò)誤消息，以便進(jìn)行故障定位。只有當(dāng)全部開(kāi)機(jī)診斷項(xiàng)目都正常通過(guò)后，系統(tǒng)才能進(jìn)入正常運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)?！獙?shí)時(shí)診斷：系統(tǒng)正常工作時(shí)，運(yùn)行內(nèi)部診斷程序，對(duì)系統(tǒng)本身及外部輸入/輸出設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試、檢查，并顯示有關(guān)信息和故障。實(shí)時(shí)診斷一般會(huì)在系統(tǒng)工作時(shí)反復(fù)進(jìn)行。6.5遠(yuǎn)程維護(hù)機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)具備遠(yuǎn)程維護(hù)的功能，包括如下功能要求?！獞?yīng)支持遠(yuǎn)程基于實(shí)時(shí)和歷史系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障警報(bào)和故障預(yù)測(cè)。——應(yīng)具備遠(yuǎn)程系統(tǒng)更新功能。6.6互聯(lián)互通機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)直接或間接與其他現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、控制系統(tǒng)、車(chē)間管理系統(tǒng)等進(jìn)行通信，應(yīng)適配兩種以上的工業(yè)以太網(wǎng)接口，所有接口數(shù)據(jù)格式和接口方式應(yīng)符合國(guó)家或者行業(yè)內(nèi)相關(guān)接口標(biāo)準(zhǔn)要求。宜支持OPCUA,其數(shù)據(jù)訪問(wèn)的實(shí)現(xiàn)應(yīng)符合GB/T33863.8—2017。7系統(tǒng)性能要求7.1設(shè)備性能機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)備性能要求主要包括?！軌蜉斎胄盘?hào)并輸出處理結(jié)果。——外觀應(yīng)滿足設(shè)備要求，應(yīng)無(wú)瑕疵、無(wú)活動(dòng)、無(wú)斷裂、無(wú)機(jī)械損壞，且相關(guān)銘牌標(biāo)識(shí)應(yīng)清晰?！獞?yīng)符合設(shè)備安全性和信息安全性的要求，避免誘發(fā)危險(xiǎn)。——應(yīng)具備可靠性：衡量標(biāo)準(zhǔn)可包括平均故障間隔時(shí)間、平均修復(fù)時(shí)間、可用性和使用壽命?！獞?yīng)具備可維護(hù)性：在特定條件下經(jīng)指定程序和資源執(zhí)行系統(tǒng)修復(fù)后，可維持或恢復(fù)到指定功能。7.2過(guò)程性能機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)的過(guò)程性能要求一般包括?！龋合到y(tǒng)檢測(cè)到的被檢測(cè)對(duì)象特征值的鄰近度應(yīng)滿足用戶要求?！俣龋合到y(tǒng)對(duì)與輸入對(duì)象相關(guān)的輸入信號(hào)的反應(yīng)速度應(yīng)滿足用戶要求?！€(wěn)定性：系統(tǒng)可在檢測(cè)各階段和工作環(huán)境中對(duì)靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的產(chǎn)品進(jìn)行穩(wěn)定的圖像采集和圖像處理分析，包括成像穩(wěn)定性和軟件穩(wěn)定性。——靈活性：系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)外部需求的變化?！獙W(xué)習(xí)能力：當(dāng)被檢測(cè)對(duì)象發(fā)生異常變化時(shí)，系統(tǒng)可自行學(xué)習(xí)并檢測(cè)出異常情況。7.3制造管理性能機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)的制造管理性能要求主要包括?！|(zhì)量保證：硬件與軟件的開(kāi)發(fā)、制造、集成等活動(dòng)應(yīng)嚴(yán)格符合質(zhì)量保證體系的要求和程序?！S護(hù)