一種監控攝像機自動化生產技術

摘 要：隨著視頻監控系統的發展，監控攝像機的生產經歷了躍式發展。由于需求的不同，監控攝像機成為多產品小批量的產品，使得在通常的生產模式下效率低下、質量不能得到很好的控制。通過對監控攝像機生產流程的分析，在組裝、調整、檢查、包裝、產品生產切替領域進行大量的自動化、通用化的開發，提高了生產效率及產品質量控制能力，大幅降低了生產的成本、提高了效率。

關鍵詞：監控攝像機；生產方式；生產效率；質量；組裝；調整；檢查；包裝；產品切替；自動化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.033

視頻監控系統發展了短短二十幾年時間，已經發生了翻天覆地的變化。為安防技術的進步作出了巨大貢獻。監控攝像機做為其中的核心設備，也經歷了飛躍式的發展。主要經歷了三個階段。第一階段是七十年代末到九十年代中期，這個階段以閉路電視監控系統（CCTV）為主，也就是第一代模擬監控攝像機。其傳輸媒介為視頻線纜。由控制主機進行模擬處理。主要應用于銀行、政府機關等高檔場所。其傳輸媒介為視頻線纜。由控制主機進行模擬處理。主要應用于銀行、政府機關等高檔場所。第二階段是九十年代中期至九十年代末，以基于PC機插卡式的視頻監控系統為主，我們通常認為這是過渡階段的半數字時代。記錄的媒體由傳統的盒式磁帶進化為硬盤錄像，故常常被稱為硬盤錄像機。第三階段是九十年代末至今，以嵌入式技術為依托，以網絡、通信技術為平臺，以智能圖像分析為特色的網絡視頻監控系統為主，自此，網絡視頻監控的發展也進入了數字時代。網絡視頻監控的應用不再局限于安全防護，逐漸也被用于遠程辦公、遠程醫療、遠程教學等領域。到第三代——網絡化視頻監視系統，又稱為IP監視系統。網絡監控攝像機也迎來了大規模應用階段，生產量得到了大幅提升。即使經過2013年～2015年超過100%的增長后，2016年后每年還有30%左右的增幅，網絡監控攝像機的生產效率和質量的提升成為網絡監控攝像機企業發展的關鍵。

1 目前的生產方式面臨的課題

由于經歷了三次大的飛躍，在新產品不斷涌現的同時，監控攝像機積累了大量的老機種。布線等諸多因素造成不是所有顧客都能跟隨產品的升級換代使用新產品，所以老機種還是有需求。這樣勢必新老機種必須同時開展生產，以滿足不同顧客的需求。

不止于此，由于監控攝像機是專業性很強的產品，不同場合需要不同性能的產品。按畫質要求可以分成標清、高清、4K三種；根據使用場景可以分為室內機、室外機兩種；根據固定的位置可以分為槍式、半球式、PTZ式三種等等。不同的顧客，可以根據不同的使用場合，可以選擇不同的產品。但是這樣一來就產生了巨量的產品種類，而且由于用途更加細分，每個產品每次的批量都不大，這對生產來說是個巨大的挑戰。給生產的效率和質量的控制帶來了很大的考驗。

2 目前生產方式的分析

目前大部分監控攝像機的生產廠商都是從民用攝像機的生產廠商發展而來，大部分都沿用了民用攝像機的生產模式。但是，民用攝像機的是產品種類單一、批量相對較大的模式進行生產的。顯然，這種模式對于監控攝像機的生產不是最高效率的生產模式。目前的生產流程如下：

（1）組裝線進行焊接、組裝，

（2）調整線體進行數據預置及圖像等的參數調整，

（3）對產品進行性能檢查，

（4）包裝，

（5）切換下一個生產的產品。

在這工程中，除調整項目通過軟件進行自動調整外，其他工位基本上都是人工作業，生產效率和質量很難進行有效控制。

下面就這五個流程進行逐一分析。

（1）組裝線。組裝線上的作業基本是焊接、涂布、插導線、打螺絲四種?；旧隙际侨斯ぷ鳂I。

（2）調整線。調整線上大部分的項目都是自動的，但是各種線材的接續、軟件的選擇打開、整機上電的等待都花費大量的人工工時。

（3）檢查線。檢查線上的項目基本是通過目視、手動作業來實現圖像、聲音等的檢查，這個階段是最耗費工時的項目。

（4）包裝線。包裝線上根據不同國家、不同產品的需要進行包裝箱、說明書、標簽的選擇、檢查后包裝作業。

（5）產品切替。由于產品種類多，一條生產線上要對應多種機種，為減少固定資產投資，一般廠家需要在同一生產線上生產二十幾種產品，機種切換生產時都需要人工操作。

只有將上述五個流程 中的人工作業部分最大程度的進行自動化，才能最大程度的提高生產效率及降低作業中的差異提升產品品質。

3 自動化生產的開發

通過實踐和多年摸索，我們發現，在多機種少批量生產的形勢下，原本依賴人工作業的方式不僅效率上不高，而且一致性差。在各個問題解決的探究中發現，自動化是最有效的手段。

為了提高生產效率、降低生產成本以及減少人員，使人工作業的部分盡可能實現監控攝像機自動化生產，在盡可能提高自動化的情況下改善了原先手動線生產效率低的不足，消滅或者降低有風險的檢查項目，更好的提高了生產效率，大幅降低漏檢誤檢的可能。

針對上述五個流程中的作業，需要進行逐一分析、設計自動化的方案，將可靠性高、效果顯著的方案付諸實施。

首先，組裝線上的焊接、涂布、插導線、打螺絲作業。其中焊接作業對象基本是各類端子，自動化的課題是焊點的自動移動及自動送焊錫絲。自動移動可以通過現有的六軸機器手臂進行改造，在六軸機器手臂的前端固定電烙鐵，按照需要的焊接位置，對機器手臂進行編程后按預設軌跡進行移動。自動送焊接絲可以通過電機來控制，取得每次焊接長度的經驗值后可以和機器手臂一起進行自動焊接。其次是涂布作業，涂布作業的具體內容是在螺絲、旋轉軸承等部位進行封漆、油脂等的涂布，由于操作的對象零部件很小，涂布的都是液體狀的材料，操作時間很長、而且涂布的質量完全靠人工控制，質量風險較高。這一工序的自動化，最主要是要實現涂布量的控制及，涂布過程的自動監控，以實現效率和質量的提升。這一設備完全是需要根據特定的作業內容開發特定的自動化設備，沒有通用的平臺可以借鑒。自動涂布得部分是通過固定并自動旋轉被涂布零部件，同時控制氣壓使涂布機內液體在旋轉體上均勻涂布；自動監控部分是通過攝像頭取得涂布過程中的影像，通過被涂布零部件上的顏色變化來判斷涂布的過程是否滿足要求并記錄。最后關于插導線及打螺絲作業，通過探討和研究，目前的技術對成功率的控制不成熟，今后將繼續探討。這樣，在整個組裝作業過程中，通過焊接和涂布作業的自動化，實現了將近50%的效率提高、也提升了作業一致性、提高了產品質量。

其次，調整線的手動各種線材的接續、軟件選擇打開、整機上電等待作業的自動化。其中各種線材的接續是必不可少的作業，怎么樣做到成本低、效果好呢？在每個工位上完全自動化接續電源、信號線是可以做到的，但是需要投入大量設備投資，每條線至少需要26萬元左右。為控制投資，開發了監控攝像機底座，在第一個工位上把監控攝像機接續到底座上，后續工位只要把底座放到相應的連接底座就能完成連接，這樣把線材的連接次數從20幾次，減少成1次，大幅提高了作業效率。手動選擇軟件，可以通過開發軟件，從LAN通信端口讀取整機信息，然后軟件自動打開相應的軟件。這樣可以完全自動打開軟件不需要手動操作。最后是整機上電的等待時間削減，分析LAN上電時序發現監控攝像機通電后為分配網絡地址等流程，等待時間約2.5分鐘能正常進行和電腦通信，降低了等待整個上電時間，設計了多種解決方案，最后運用POE通電通信協議，即先給監控攝像機通電，不連接通信信號，再開發了雙受臺輪轉治具。實現了前臺機器在調整檢查過程中，下臺機器實行預通電待機，在前一臺整機完成調整后，切換通信信號，這樣完全減去了第二臺以后的等待時間。每天節省等待時間根據生產臺數不同約5～6小時，大幅降低了上電的等待時間，提升了生產效率。

再次，是檢查線體的圖像目視檢查和手動操作部分。圖像檢查的內容是對標準圖像進行目視檢查，如檢查聚焦的十字圖、檢查顏色還原的彩條圖。通過開發邊緣判斷軟件實現聚焦自動判斷，通過機械臂來實現各種開關的自動檢查。

第四，包裝線上各種外箱、說明書及標簽等的目視檢查。由于機種眾多，外箱、說明書及標簽也有上百種，為防止誤使用，要花費大量工時進行檢查，由于完全依賴人工，發生失誤的可能性大。通過開發軟件自動檢查這些包裝品上的條形碼，或者用稱重的方式自動檢查。這樣可以大幅削減檢查工時、也百分之百保證了正確。

最后，產品的切替。每次產品生產的切替，切替的主要對象是治工具和軟件。在上述自動化的過程中，開發了共同通電底座及自動識別機種來切替軟件，通過上述的自動化，也實現了產品切替的自動化。

在上述五個領域完成自動化后，整個監控攝像機的生產實現了最大程度的自動化，提高了生產效率及生產的可靠性。

4 前景

監控攝像機自動化生產的研究與實踐，為多機種少批量生產的生產模式提供了可以借鑒的實例，也為以后更多的生產自動化改善積累了豐富的經驗。隨著供給側改革的進一步深入，不僅僅是監控攝像機是機種少批量生產，大量個性化產品的生產勢必使這樣的趨勢越來越明顯，這樣的生產模式將能應用于各個生產的領域，為我國的產業升級提供改革的經驗。

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作者簡介：高德鈞（1974-），男，上海人，本科。