等线某型热像仪非均匀性校正自动化调试系统研究.pdf
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1、2023年 云光技术 第55卷 第1期 24 某型热像仪非均匀性校正自动化调试系统研究 钱 程,付 天,张建新,魏银聪,刘建岗,王秀楠,李 东,张瑞君,梁邦新,杨 坚(昆明北方红外技术股份有限公司,云南 昆明 650217)摘要:随着公司生产经营的发展,产品品种、产量都会增加,提高某型热像仪产能,提高某型热像仪的劳动生产率是目前生产工作的当务之急。本文提出热像仪非均匀性校正自动化调试系统开发的设计思路,通过采用热像仪非均匀性校正自动化调试系统,满足了大批量生产需求,提高了工作效率,降低了操作人员的劳动强度,减少了操作人员加班次数;减少了工装的消耗,安全系数也进一步得到提升;同时节省出的时间,使
2、得操作人员可以投身到新工艺、新工装的研发。该思路可推广应用到其它型号热像仪的非均匀性校正调试工序。关键词:非均匀性校正;自动化调试系统 0 引言 针对红外成像会出现许多噪声而导致失真的现象,文献1提出一种红外非均匀性校正方法,该方法使用后细节保留较好,失真程度低,得到较好的校正效果。传统电路及光学成像系统存在非均匀性问题,文献2-3提出的一种红外焦平面阵列非均匀性校正电路则可以有效对电路或光学成像的非均匀性问题进行校正,仿真实验证明,该方法具有良好的校正效果。文献4则提出一种基于黑体的非均匀性校正改进算法,实验表明,该算法运用后校正效果明显优于使用前。文献5提出的一种基于定标的制冷型红外探测器
3、的非均匀性校正方法,以中波红外探测器为研究对象进行实验验证,结果表明,改进后的算法明显降低了红外图像的非均匀性,图像质量得到明显提高。2019 年某型热像仪的产量需求再创新高,达到 1300 台,平均每周 26 台,需求最高峰值达每周 30 台。如图 1 所示。图 1 周产量 系统整机工段的产能已经不能满足生产需求。某型热像仪的生产效率极大影响公司完成年度生产目标任务。随着公司生产经营的发展,产品品种、产量都会增加,提高某型热像仪产能,提高某型热像仪的劳动生产率成为生产工作的当务之急,解决提升生产线上待调试产品成为重中之重。1 某型热像仪生产工艺流程分析 某型热像仪生产工艺流程如图 2 所示。
4、20263002040生产现状平均需求最高需求周产量某型热像仪非均匀性校正自动化调试系统研究 钱 程,付 天,张建新,等 25 图 2 某型热像仪生产工艺流程 某型热像仪生产工艺分析如表 1 所示。表 1 某型热像仪生产工艺分析 工艺顺序 工序名称 装调用时 优化分析 1 INC 板装配 20 min 无提升空间 2 AFC 板装配 10 min 无提升空间 3 扫描器装配 10 min 无提升空间 4 探测器装配 20 min 无提升空间 5 立板 10 min 无提升空间 6 光轴调试 20 min 无提升空间 7 整机封盖 20 min 无提升空间 8 装气嘴、膜贴 10 min 无提升
5、空间 9 性能调试 75 min 有提升空间 从图 2、表 1 中发现了性能调试工序用时最长每台需要 75 min,是整个装调过程的瓶颈工序,按照员工作息表每位员工的有效工作时间为 340 min,由于前端工序的限制,性能调试每周的有效工作时间为:200 min340 min4 天1560 min,则每周能够完成的调试台数为:1560 min/75 min 每台=20.8 台,将不能满足需求。统计了各个工序所需的装调用时,确立工作方向,得出了提高产量,提高劳动生产率的最佳方式是改进工艺方法。根据所统计的某型号产品的各工序所需时间及上述分析得出,提高生产效率最有效途径是降低 Neck Time
6、使 CT 小于 TT 从而满足生产需求。针对如何降低 Neck Time 结合以往性能调试的经验,发现在性能调试过程中所有手动调试步骤可以用自动控制来完成,这样不仅可以有效降低 Neck Time 还可以避免因人为失误造成的返工,能有效降低人机配合时间。2 设定目标 2.1 影响效能提升因素 影响效能提升因素的分析如图 3、表 2 所示。INC板装配AFC板装配扫描器、折转镜装配探测器装配立板光轴调试内部检查、整机封盖外观检查、贴膜性能调试装调用时201010201020201075010203040506070802023年 云光技术 第55卷 第1期 26 图 3 影响效能提升因素分析 表
7、 2 影响效能提升因素分析 条件 现有 生产条件 提升 空间 推广 价值 备注 员工技能 能 有 小-员工数量 能 有 小-设备数量 能 有 大-程序加载 能 有 小-零部件质量 能 有 小-零部件供应 能 有 小-手动调试 能 有 大-工艺技术 能 有 小-工序间隔 能 有 小-工装误差 能 有 小-校正数据不准确 能 有 大-影响生产效率的因素分析,上半部分:人工技能、员工数量可以得到保证;设备数量、程序加载可以保证;零部件质量、零部件供应成熟稳定。下半部分:手动调试目前已满足装调要求;工艺技术、工序间隔满足生产条件;工装误差、校正数据不准确在目前条件下满足当前需要。现有工艺可以生产出合格
8、产品,基本满足当前生产需要。但手动调试、校正数据不准确不能满足提高产量、提高劳动生产率的要求。2.2 某型热像仪调试校正流程梳理 调试校正操作过程如表 3 所示。2.3 调试校正工序现状分析 在整个操作流程中电脑自动用程序校正的时间为 30 min,机器制冷的时间为 5 min,人工操作的时间为 35 min。从现有的技术手段看,某型热像仪性能调试的人工手动操作部分是可以全部用程序自动控制来实现,这整个的操作流程可以实现自动化从而大大降低人工手动操作的时间,某型热像仪非均匀性校正自动化调试系统研究 钱 程,付 天,张建新,等 27 极大提升效率。表 3 调试校正操作过程 工序 作业项目 作业描
9、述 备注 性能调试 1)写调试软件 手动写入调试软件 手动操作 2)探测器制冷并存数据 手动存储基准面调试数据 手动操作 3)调分化 手动配置调试所需参数 手动操作 4)盲元校正 程序自动校正 手动操作 5)存盲元校正表 手动存储校正表 手动操作 6)写中文操控 手动写入操控软件 手动操作 7)探测器制冷 开机制冷 手动操作 8)调分划并存储 手动配置调试所需参数 手动操作 9)均匀性校正 手动调黑体加程序自动校正 手动操作 10)存均匀性校正表 手动存储均匀性校正表 手动操作 11)盲元图像检查 手动检验 手动操作 2.4 设定目标 通过流程梳理,工序现状分析,根据产品技术质量要求确定的某型
10、热像仪非均匀性校正自动化调试系统开发目标要求见表 4。表 4 某型热像仪某型热像仪非均匀性校正自动化调试系统目标 项目 项目要求 备注 非均匀性校正 自动调试(人工操作时间不超过 6 min)系统开发目标 主要性能 参数 盲元数小于 20 个 技术指标要求 NETD 值:200 mK 技术指标要求 窄视场 MRTD 值:5.2cy/mrad1.0 K;技术准备要求 调试工时 调试工时缩短 25%以上 系统开发目标 3 方案提出并确定 3.1 提出方案 基于自主开发新系统的目的,对现有的热像仪非均匀性校正流程进行总结,统计需要自动辅助装置的工序,提出三种方案,并进行分析和评估。方案 1:先做盲元
11、替换(DPCOMS 校正),再做温度非均匀性校正。方案 2:先做温度非均匀性校正,再做盲元替换 DPCOMS 校正。方案 3:在做盲元替换(DPCOMS 校正)的同时进行温度非均匀性校正。3.2 方案选择 结合之前小组成员制作过的某型工装,在已有的技术条件及设备环境下,小组成员从有效性、可实施性、经济性和长远性等方面进行综合评估,结果见表 5 所示。通过层层分析,确定了工作方向,提出了实施目标。依据系统的有效性、可实施性、通用性、经济性、扩展性、设计难易程度、使用便捷性等原则,经过对方案的综合评估,决定采用系统设计方案 3,手动调试和自动调试的时间对比见表 6、表 7。3.3 方案实施对策 2
12、023年 云光技术 第55卷 第1期 28 根据表 6、表 7 产品要想从手动调试校正变成自动调试校正,需要将部分手动操作步骤改进为自动操作,经分析需要对调试、校正数据存写,手动调节黑体、软件等改为自动,并制定了相应对策,如表 8 所示。表 5 方案综合分析 方案 有效性 可实 施性 经济性 扩展性 难易度 综合评价 选定 方案 系统设计方案 1 有效 可实施 5.7 万元,成本最高 可扩展到多种型号热像仪调试 调 试 硬 件系 统 设 计复杂,软件设 计 难 度低。能完成调试任务,但成本高,通用性不强,效率一般,成本较高。切换辅助工装便捷,计算机软件功能可以扩展。不选 系统设计方案 2 有效
13、 可实施 4.8 万元,成本最低 无扩展性 调 试 硬 件系 统 设 计简单,软件设 计 难 度大。能完成测试任务,但效率最低,通用性不强,软件功能很难扩展。不选 系统设计方案 3 有效 可实施 5.1 万元,成本适中 可扩展到多种型号热像仪调试 调 试 硬 件系 统 设 计简单,软件设 计 难 度大。能完成调试任务,效率最高。成本较低,且调试软件具有一定的通用性,扩展性好;切换辅助工装便捷,计算机软件功能扩展较为容易。选定 表 6 手动调试校正时间 工序 作业项目 作业时间/min 作业描述 备注 性能调试 1)写调试软件 5 手动写入调试软件 手动操作 2)探测器制冷并存数据 5 手动存储
14、基准面调试数据 手动操作 3)调分化 2 手动配置调试所需参数 手动操作 4)盲元校正 30 程序自动校正 自动操作 5)存盲元校正表 2 手动存储校正表 手动操作 6)写中文操控 5 手动写入操控软件 手动操作 7)探测器制冷 5 开机制冷 自动操作 8)调分划并存储 2 手动配置调试所需参数 手动操作 9)均匀性校正 15 手动调黑体加程序自动校正 手动操作 10)存均匀性校正表 2 手动存储均匀性校正表 手动操作 11)盲元图像检查 2 手动检验 手动操作 某型热像仪非均匀性校正自动化调试系统研究 钱 程,付 天,张建新,等 29 表 7 自动化调试校正时间 工序 作业项目 作业时间/m
15、in 作业描述 性能调试 1)写调试软件 4 程序自动写调试软件 2)探测器制冷并存数据 5 程序自动存储基准面调试数据 3)调分化 0.5 程序自动配置调试所需参数 4)盲元校正 25 程序自动校正 5)存盲元校正表 0.5 程序自动存储校正表 6)写中文操控 4 程序自动写入操控软件 7)探测器制冷 5 程序启动开机制冷 8)调分划并存储 0.5 程序自动配置调试所需参数 9)均匀性校正 12 程序自动设定黑体并均匀性校正 10)存均匀性校正表 2 程序自动存储均匀性校正表 11)盲元图像检查 0 手动检查 表 8 制定对策 序号 项目 对策 目标 措施 1 工装切换设计 设计制作切换执行
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