一、背景
在zai石shi膏gao板ban生sheng產chan過guo程cheng中zhong
，由you於yu設she備bei，工gong藝yi，原yuan料liao等deng各ge種zhong因yin素su影ying響xiang，往wang往wang會hui產chan生sheng各ge種zhong各ge樣yang的de次ci品pin，例li如ru石shi膏gao板ban表biao麵mian缺que陷xian


，寬kuan度du不bu均jun勻yun，厚hou度du不bu均jun勻yun
，立li邊bian不bu垂chui直zhi等deng
，這zhe些xie缺que陷xian嚴yan重zhong影ying響xiang了le產chan品pin質zhi量liang和he企qi業ye聲sheng譽yu。目mu前qian市shi場chang上shang對dui這zhe些xie缺que陷xian的de檢jian測ce一yi般ban是shi采cai用yong人ren工gong檢jian測ce
，但dan由you於yu人ren工gong受shou到dao環huan境jing，疲pi勞lao程cheng度du，情qing緒xu的de影ying響xiang
，無wu法fa保bao證zheng檢jian測ce質zhi量liang。
西安獲德通過 7 年多的現場反複試驗驗證和持續研發，利用公司自身技術優勢，融合了人工智能技術、機器視覺技術、結構光技術
、嵌入式控製技術
、激光技術、網絡技術、自動控製技術

、數據庫技術等高新技術，努力克服了石膏板生產現場溫度高、粉塵大
、生產線速度高、工藝過程複雜多變等很多不利條件，研發了一套完整的石膏板質量在線檢測成套裝備
，很好地解決了存在的上述問題。
西安獲德以工業和信息化部辦公廳印發的《建材工業智能製造數字轉型行動計劃（2021-2023 年）》的(de)通(tong)知(zhi)為(wei)依(yi)據(ju)，深(shen)入(ru)生(sheng)產(chan)線(xian)，突(tu)破(po)關(guan)鍵(jian)核(he)心(xin)技(ji)術(shu)
，打(da)造(zao)硬(ying)科(ke)技(ji)。係(xi)統(tong)實(shi)現(xian)了(le)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)的(de)實(shi)時(shi)在(zai)線(xian)質(zhi)量(liang)檢(jian)測(ce)，真(zhen)正(zheng)解(jie)決(jue)了(le)多(duo)年(nian)來(lai)石(shi)膏(gao)板(ban)行(xing)業(ye)產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)管(guan)控(kong)的(de)一(yi)大(da)痛(tong)點(dian)，提(ti)高(gao)和(he)穩(wen)定(ding)了(le)產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)
，節(jie)省(sheng)了(le)人(ren)力(li)成(cheng)本(ben)，得(de)到(dao)了(le)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)的(de)第(di)一(yi)手(shou)數(shu)據(ju)資(zi)料(liao)，解(jie)決(jue)了(le)目(mu)前(qian)數(shu)字(zi)工(gong)廠(chang)和(he)智(zhi)能(neng)製(zhi)造(zao)最(zui)為(wei)關(guan)鍵(jian)的(de)底(di)層(ceng)支(zhi)撐(cheng)，完(wan)成(cheng)了(le)“最後一公裏”的信息化，為石膏板行業智能製造和數字工廠的建立，打造堅實的基礎。

二、研發曆程
1. 初期開發
從 2018 年 3 月開始，我們在北新新鄉石膏板廠，持續不斷地開發了以下設備，這一過程直到 2022，持續 5 年時間，這一過程的整個裝置，我們叫作 1.0 版本
；
(1)移動式寬度檢測裝置。最後由於現場環境，還有移動式結構無法保證長期運行的精度要求，最後拆除。
(2)固定式寬度檢測裝置。我們首創性的研發了這一裝置，穩定可靠的解決了寬度檢測的問題
，一直沿用至今。
(3)上下紙洞檢測裝置：采用我們“機器視覺”的de技ji術shu特te長chang，順shun利li完wan成cheng了le紙zhi麵mian缺que陷xian檢jian測ce
，這zhe一yi裝zhuang置zhi一yi直zhi正zheng常chang沿yan用yong至zhi今jin。隻zhi是shi後hou期qi由you於yu供gong應ying商shang對dui紙zhi質zhi量liang提ti高gao
，後hou續xu石shi膏gao板ban廠chang家jia，未wei再zai進jin一yi步bu的de采cai用yong。
(4)立邊檢測裝置：屬於我們首創性的采用“機器視覺”3D celiangjishu，wanchengbanlibiandejiancehexianshi，zheyizhuangzhiyizhizhengchangyanyongzhijin。youxieshihouhuiyinweijishiqinglihuichendaozhixiangjijingpianmohuwufaceliang，yeyoushihuiyinbaoziguzhangzhuangjidaozhizhuangzhiyiweiwufaceliang。
(5)立邊自動控製裝置：這zhe一yi裝zhuang置zhi，本ben意yi為wei了le完wan成cheng立li邊bian的de閉bi環huan控kong製zhi，但dan由you於yu現xian場chang情qing況kuang太tai過guo複fu雜za，影ying響xiang立li邊bian的de因yin素su太tai多duo

，單dan獨du控kong製zhi夾jia板ban，無wu法fa達da到dao控kong製zhi立li邊bian的de目mu的de，此ci裝zhuang置zhi未wei能neng成cheng功gong應ying用yong，還hai在zai持chi續xu研yan發fa。
(6)板麵缺陷檢測裝置：這一裝置要求高精度（0.05mm）檢測整個板麵的凹凸、氣泡
、皺紋、漏漿等缺陷
，屬於大幅麵（包括擺動達到 1.5 米寬），高速度（最高 120 米/分）的 3D 測量，目前沒有成熟的方案。我們經過多次原理探討和實踐
，獨創性的采用單線結構光+麵陣相機+獨創的 3D 算suan法fa，完wan美mei的de解jie決jue了le這zhe一yi問wen題ti。這zhe一yi裝zhuang置zhi目mu前qian穩wen定ding運yun行xing並bing沿yan用yong至zhi今jin。但dan在zai研yan發fa過guo程cheng中zhong也ye經jing過guo了le很hen多duo波bo折zhe，尤you其qi是shi多duo線xian激ji光guang結jie構gou光guang裝zhuang置zhi的de設she計ji、散熱、防塵
、穩定等反複了多次，還有板麵的震動、灰塵的影響、安裝結構的優化等。
(7)雙板缺陷檢測裝置：這一裝置和上述裝置相似，隻是相當於上述裝置的 2 倍。
(8)噴墨打標裝置：為了最終剔除有缺陷的板子，必須對有缺陷板子做標記，起初我們采用噴墨打標裝置，基本解決了這一問題。
(9)標識和剔除裝置：用“機器視覺”裝置
，自動識別早期的噴墨標記，給控製產線的 PLC 發信號，剔除有缺陷的板子。
(10) 厚度在線檢測裝置：獨創性的采用激光技術，進行板子厚度的自動檢測。完善了板子尺寸測量。
(11) 楔形邊測量裝置：利用“機器視覺”+激光技術，實時自動完成楔形邊的寬度，深度測量。
(12) 配套服務器及應用程序。
2. 持續改進
從 2022 年 8 月開始，我們在 1.0 版的基礎上，逐步開展北新建材下屬的天津、井岡山、富平、故城廠設備的設計和製造，這 4 套設備作為 2.0 版；進一步探索和研發了一些新的在線檢測裝置
，還有對部分 1.0 版裝置的優化、完善。這一過程持續到 2024 年。
(1)天津和井岡山
，作(zuo)為(wei)北(bei)新(xin)建(jian)材(cai)南(nan)北(bei)兩(liang)個(ge)試(shi)點(dian)工(gong)廠(chang)，配(pei)套(tao)了(le)全(quan)功(gong)能(neng)的(de)檢(jian)測(ce)係(xi)統(tong)。由(you)於(yu)設(she)備(bei)加(jia)工(gong)期(qi)間(jian)，適(shi)逢(feng)疫(yi)情(qing)狂(kuang)虐(nue)，很(hen)多(duo)配(pei)套(tao)工(gong)作(zuo)不(bu)到(dao)位(wei)
，有(you)些(xie)裝(zhuang)置(zhi)加(jia)工(gong)出(chu)現(xian)反(fan)複(fu)
，導(dao)致(zhi)工(gong)程(cheng)進(jin)度(du)延(yan)緩(huan)。
①　厚度測量裝置：在 1.0 版的基礎上，進一步完善厚度測量係統
，考慮了電源
、溫度影響、添加了除塵功能
、高精度近光傳感器、長距離傳輸信號損失和幹擾問題等。
②　板麵缺陷檢測裝置：主zhu要yao將jiang單dan線xian激ji光guang改gai為wei多duo線xian激ji光guang，提ti高gao了le響xiang應ying速su度du核he監jian測ce精jing度du。但dan這zhe個ge激ji光guang器qi沒mei有you標biao準zhun產chan品pin，研yan發fa他ta
，經jing曆li了le很hen多duo曲qu折zhe，解jie決jue了le電dian製zhi冷leng，散san熱re，防fang塵chen

，撞zhuang擊ji等deng工gong程cheng問wen題ti，出chu現xian了le好hao多duo次ci的de反fan複fu。現xian在zai這zhe一yi裝zhuang置zhi已yi經jing在zai各ge地di都dou能neng穩wen定ding運yun行xing。
③　讀碼裝置：新鄉的噴墨係統雖能解決標記問題，但是增加了一套噴墨裝置，尤其消耗了墨水，增加了成本。天津 2.0 方案，完全消除了新鄉的噴墨打標係統，改為采用“機器視覺”的方式

，自動閱讀板麵已有的時間標記（讀碼裝置），這樣就非常完美的解決了標記和剔除時定位板子的問題。本裝置一直在運行，但也會有因維護不及時
，灰塵導致讀碼不準的問題。
④　 加熱爐內溫濕度測：加熱爐內溫度、濕度的在線檢測
，解決了高溫下，實時在線檢測加熱爐內溫、濕度的方案
，本套裝置一直在使用。
⑤　泡徑檢測裝置：采用“機器視覺”技術，專門研發了石膏板泡徑數字化檢測係統
，為發泡質量的改進提供了有效地手段
，詳細可參考《石膏板泡徑數字化檢測係統方案（宣傳）v2.1》
⑥　幹燥機層間蒸發量動態檢測裝置：板(ban)麵(mian)溫(wen)度(du)檢(jian)測(ce)采(cai)用(yong)非(fei)接(jie)觸(chu)式(shi)紅(hong)外(wai)熱(re)成(cheng)像(xiang)儀(yi)
，監(jian)控(kong)幹(gan)燥(zao)機(ji)出(chu)來(lai)的(de)石(shi)膏(gao)板(ban)的(de)溫(wen)度(du)，連(lian)續(xu)的(de)檢(jian)測(ce)，可(ke)以(yi)預(yu)估(gu)爐(lu)內(nei)溫(wen)度(du)。對(dui)這(zhe)一(yi)係(xi)統(tong)我(wo)們(men)設(she)計(ji)製(zhi)作(zuo)了(le)專(zhuan)門(men)的(de)裝(zhuang)置(zhi)和(he)軟(ruan)件(jian)，並(bing)進(jin)行(xing)了(le)現(xian)場(chang)測(ce)試(shi)，但(dan)由(you)於(yu)安(an)裝(zhuang)位(wei)置(zhi)原(yuan)因(yin)，沒(mei)有(you)達(da)到(dao)預(yu)期(qi)的(de)目(mu)的(de)
(2)富平，故城，按照客戶需要，隻上了部分功能的檢測裝置。
①　 富平
，幹板的動態稱重裝置：我(wo)們(men)在(zai)石(shi)膏(gao)板(ban)行(xing)業(ye)首(shou)創(chuang)的(de)設(she)計(ji)了(le)動(dong)態(tai)稱(cheng)重(zhong)的(de)裝(zhuang)置(zhi)
，解(jie)決(jue)了(le)石(shi)膏(gao)板(ban)單(dan)重(zhong)指(zhi)標(biao)的(de)自(zi)動(dong)檢(jian)測(ce)，測(ce)試(shi)效(xiao)果(guo)良(liang)好(hao)

，此(ci)裝(zhuang)置(zhi)一(yi)直(zhi)穩(wen)定(ding)工(gong)作(zuo)至(zhi)今(jin)。詳(xiang)細(xi)請(qing)看(kan)。《富平石膏板稱重測試報告 9.17-18-1》
②　富平
，對角線尺寸在線測量裝置：采用“機器視覺”技術

，設計製作了石膏板行業首套對角線尺寸在線測量裝置，驗證了原理的正確
，深入分析了精度
、誤差和運動板材的之間的關係。目前這一係統，還有待晚上，精度有待進一步提高，方能滿足生產需要。
(3)宜昌。屬於泰山石膏下屬企業。
①　 3D 相機：首次采用 3D 相機進行楔形邊、寬度
、立邊的測量

，雖成本較高，但係統更加簡潔、穩定，並且安裝簡單；截止現在一直在正常運行。
②　漿料麵積自動檢測裝置：采用“機器視覺”的方式檢測漿料麵積，並且輸出信號給控製 PLC。
(4)在上述 5 個工廠，解決了很多的工藝問題，例如，產短板搭配剔除，剔除線不一樣
，二維碼識別自動切換，噴碼識別，也了解了更多的工藝場景
；
3. 追求卓越
從 2023 年 8 月越開，我們對 2.0 版本進行全麵的討論和審查，通過將二控的所有功能集成為一體、進一步完善和改進一控和三控的設備、增強服務器的功能等措施
，極大的簡化了現場改造安裝的難度、簡化了操作

、增強了可靠性、減少了維護工作、進一步提高了設備的標準化
，正式推出了 3.0 版本。3.0 版介紹可參考《石膏板外觀質量檢測係統 V3.0》
4. 一點感悟
(1)石膏板行業是一個小眾行業，全國不過 100 多(duo)條(tiao)線(xian)，在(zai)自(zi)動(dong)檢(jian)測(ce)這(zhe)個(ge)方(fang)麵(mian)，大(da)的(de)廠(chang)家(jia)沒(mei)有(you)動(dong)力(li)投(tou)入(ru)人(ren)力(li)物(wu)力(li)
，去(qu)深(shen)入(ru)研(yan)究(jiu)和(he)探(tan)索(suo)，深(shen)耕(geng)這(zhe)個(ge)行(xing)業(ye)。但(dan)由(you)於(yu)市(shi)場(chang)化(hua)的(de)原(yuan)因(yin)，有(you)些(xie)小(xiao)公(gong)司(si)也(ye)做(zuo)了(le)一(yi)些(xie)嚐(chang)試(shi)，但(dan)麵(mian)對(dui)石(shi)膏(gao)板(ban)生(sheng)產(chan)環(huan)境(jing)的(de)惡(e)劣(lie)

，例(li)如(ru)高(gao)溫(wen)、低溫、灰塵
、泥漿
、震動
、撞擊
、高(gao)速(su)移(yi)動(dong)等(deng)
，還(hai)有(you)諸(zhu)多(duo)綜(zong)合(he)技(ji)術(shu)，例(li)如(ru)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)，激(ji)光(guang)

，人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)，數(shu)據(ju)庫(ku)等(deng)等(deng)的(de)諸(zhu)多(duo)要(yao)求(qiu)
，很(hen)多(duo)小(xiao)廠(chang)都(dou)淺(qian)嚐(chang)輒(zhe)止(zhi)，有(you)半(ban)途(tu)而(er)廢(fei)者(zhe)，也(ye)有(you)折(zhe)戟(ji)沉(chen)沙(sha)者(zhe)。
(2)西安獲德，機緣巧合
，進入本行業
，從 2018 年開始，我們曆經 7 年多的時間，首創性的設計和研發了本行業 22 種以上的在線檢測裝置，我們自籌資金，前後共計投入超過 五 baiduowanyuan，huafeiledaliangderenlihewuli，hekehuyidao

，yizhizaichixubuduandetansuohejiejueyudaodeyigegewenti，chixugaijinhewanshan。zhegeguochengzhendehenjianxin、很漫長！dangran，womendejudatouruyeshidewomenzirandechengweiquanguobenxingyeneishouquyizhidechengtaojishuheshebeidetigongzhe，shidewomenzirandizhanzailebenxingyezidongjiancedeqianyan。dangran，jishuwuzhijing，xiangbiguowaitongleichanpin
，womenhaiyouhenduogongzuoyaozuo，liruhanshuilvceliang
，gaojingdubanchangjiancedengdeng。
(3)chanpindeyanfaguilv，shixuyaobuduandediedai，chixudetouru，yonghudedalizhichi
，fangkewanshanhewending。genghekuangshigaobanxingye

，shejidaoershiduozhongjiancezhuangzhihejishu
，suoyiyonghudezhichijiuxiandeyouweizhongyao。muqianwomenshiguoneishigaobanxingyeweiyiyijianengtigongchengtaozaixianjianceshebeidechangjia，xiwangnengjixuhuodeshigaobanxingyekehudedalizhichi
，shiwomennengchixubuduantuichuxindejianceshebei，buduandiedai，weishigaobanxingyedeshuzihuagongchangjianshe，gongxianliliang。

三、3.0 版解決的主要問題和功能介紹
1. 尺寸測量的自動化：立邊、楔形邊、寬度

、厚度基本尺寸的完全自動測量。
2. 缺陷檢測的自動化：凹凸、褶皺、漏漿、氣泡、板麵印刷等外觀缺陷的自動化測量。
3. 報表自動生成：對產量，成品率
，廢品率，缺陷板的分類統計等報表自動生成。
4. 生產過程的數字化：石膏板產線的自動檢測
，是石膏板數字工廠和智能製造最為關鍵的基礎支撐和堅實基礎。
5. 功能的詳細介紹可以參考《石膏板外觀質量檢測 V3.0》

四、投資及回報測算
1. 按照 xx 廠一個禮拜的產量統計，平均大約每天 2.4 米標準板大約 3.5 萬張，每張板子售價 28 元，每天產值 98 萬元
，一年按照 300 天計算
，產值大約為 2.94 億元。每米標準板成本大致 3.5 元
，人工、材料、能源各占三分之一
；

2. 使用本係統，綜合考慮測量厚度
、寬度、立邊角度
、楔形邊
、板麵缺陷、自動剔除

、還有報表生成等等，估計可以減少一個人，3 班運轉可減少 3 人
，人均費用按照 10萬計算，年可節省 30 萬元；
3. 本(ben)套(tao)裝(zhuang)置(zhi)的(de)主(zhu)要(yao)功(gong)能(neng)
，是(shi)對(dui)石(shi)膏(gao)板(ban)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)的(de)品(pin)質(zhi)監(jian)控(kong)，主(zhu)要(yao)是(shi)對(dui)板(ban)形(xing)尺(chi)寸(cun)和(he)外(wai)觀(guan)缺(que)陷(xian)進(jin)行(xing)實(shi)時(shi)的(de)監(jian)控(kong)
，一(yi)旦(dan)發(fa)現(xian)缺(que)陷(xian)
，就(jiu)及(ji)時(shi)報(bao)警(jing)，提(ti)示(shi)人(ren)工(gong)幹(gan)預(yu)；從這一點來講，能夠減少事態擴大
，減少廢品，減少能源消耗，提高良品率
，提高效益。這個需要統計一段時間（例如 1--2 個月）內，不使用本套設備和不使用本套係統的一個數據作為支撐。但是通過排除的不良板的數量和連續的次數，可以對此有個大概估。
(1)檢測到缺陷
，不進入烘箱
，直接排濕板，節省能源
；200 張
(2)及時報警，減少事故擴大，每天減少產生的缺陷板：400 張
以上合計，每年可以節省能源費用 300 天 x 600 張 x 10/6 = 30 萬
；
4. 剔除掉缺陷板
，保證質量，不流入市場。因此而產生的商譽價值
，無法估計。

五
、獲德產品和同類其他產品的比較優勢
LIMAB：瑞典公司，1979 年成立，致力於石膏板行業的測量係統研發，在國內有幾個工廠在使用，由於國外品牌人所共知的高價格
、交貨和服務不及時，難以得到推廣。但其尺寸測量係統和含水率在線檢測係統很有特色，值得我們學習和研究。