1 系统整体设计
1.1 系统架构设计
通过UG NX 11.0以及Microsoft Visual Studio 2019集成开发环境，构建起了图1所示的系统架构，架构运用三层设计模式，其一为数据层，涵盖结构化设备参数数据库跟三维模型库，其二是算法层，实现空间离散化的核心算法，其三是应用层，提供五大功能模块的人机交互界面，系统借助UG/Open API达成UG和数据库之间的数据互通 。
1.2 系统功能设计
系统涵盖五大功能模块，像表1所呈现的那样，分别是开卷线检查，拆垛检查，清洗机检查，对中台检查，生产线检查 ，借助调用设备接口数据库达成自动处理。 设备通过性智能系统设计逻辑是这样的。
（1）导入表1中所示各输入参数信息。
（2）推算OP10模具尺寸。
（3）令OP10模具中心与设备中心重合。
（4）检查模具尺寸是否超出工作台尺寸。
（5）依据板料于OP10压力机里的位置，来推算板料在对中台那时的位置，。
（6）检查板料在对中台位置是否符合设备 要求。
（7）根据板料在对中台位置推算板料在清洗机 的位置。
（8）检查板料是否满足清洗机设备要求。
（9）根据板料在清洗机位置推算板料在托盘和 拆垛台的位置。
（10）检查板料在托盘位置是否满足拆垛设备 要求。
（11）检查板料在托盘位置是否可以插定位棒。
针对（12）的情况，去检查板料，看其是不是符合开卷线设备的要求，这里的要求包含摆剪、伸缩皮带以及堆垛这几方面 。
（13）检查模具是否满足生产线 OP20~OP50 要求。
（14）检查零件是否满足线末收料要求。
1.3 核心算法实现
智能系统的核心算法，是将物理问题转化成数学问题，把板料线、零件离散成点，进行边界点和最外层轮廓点的提取，利用点的坐标来确定板料位置、模具尺寸、零件位置，之后采用与设备参数展开比对的方式，以此检查板料、模具和零件是否符合相关设备要求。
以摆剪开卷作为事例，像图2所呈现的那样展开，来判定卷宽以及摆剪角度是不是符合要求，其算法是这样的：首先，以开卷线中心当作原点构建坐标系；接着，对板料进行离散过程；随后，去求取各个离散点的坐标；再之后，选取4个端点坐标；之后，依据这4个端点坐标，得出板料卷宽w等于|y 1 -y 4 |；然后，与数据库里的卷宽进行对比；接着，依据这4个端点坐标，求出摆剪角度θ 1等于arctan (a/w) ，θ 2等于arctan (b/w)；最后，与数据库中的摆剪角度进行对比。
1.4 系统开发及运行环境
在系统开发平台方面，其操作系统是Windows 10 64bit ，再者UG版本是NX 11.0（x64） ，另外开发工具是Microsoft Visual Studio 2019 。而运行环境呢，软件环境是NX 11.0 （x64） 操作系统是Windows 10/11 64bit 。
2 关键技术实现
2.1 五大模块功能实现
2.1.1 开卷线检查
该功能是用来检查板料于开卷线的通过性的，开卷线有摆剪开卷和堆垛台这两个工位，通过算法去判断板料在开卷以及堆垛过程当中是不是满足设备要求，是不是与托盘定位产生干涉，并且在托盘具备足够的定位，就如同图3所展示的那样，黑色线是板料线，依据输入的板料线，计算板料边界点坐标、中心坐标，从后台数据库读取选定的生产线所对应的开卷线、托盘规格信息，依次开展比对，具体的检查条目如下。
①摆剪工位中，卷宽需考量是否符合最大宽度要求以及最小宽度要求 ；②摆剪角度还得查看是否满足小于等于30°的要求 ；③板料中心至皮带边缘的距离也要确定是否处在标准范围 。
堆垛工位：第一项，关注板料尺寸，看其是不是超过了托盘尺寸；第二项，留意托盘中心与开卷线中心偏离值，判断是否处于标准范畴之内；第三项，查看板料，考究它是否在堆垛挡块的行程范围里；第四项，审视板料线边界坐标，确认是否契合定位要求，也就是避开限位块的盲区 。
2.1.2 拆垛检查
该功能是用来对板料在拆垛台上，是不是和拆垛分张器产生干涉进行检查的。借助板料离散，从而获取板料边界点，从后台数据库里读取选定的生产线拆垛设备信息，进而判断板料边界是不是处于分张块移动范围，并且板料前后侧起码得有2个分张块，就如同图4所展示的那样。具体的检查条目是这样的：其一，板料边界是不是在分张块移动范围；其二，板料前后侧至少得有2个分张块；其三，板料线距离皮带边缘要大于或等于50 mm。
2.1.3 清洗机检查
此功能借助算法自行判定板料尺寸可不可以够得上清洗机尺寸限制，图5所呈现的乃是清洗机示意图，具体的检查条目是这样的：其一，板料宽度有没有超出设备极限；其二，板料最小长度能不能够满足设备需求。
2.1.4 对中台检查
该功能借助算法自动判别板料尺寸是不是和对中台挡块存在干涉，算法跟摆剪开卷相类似，凭借板料离散，将物理问题转变为数学问题，就如同图 6 所呈现的那样。具体的检查条目是这样的：其一，板料尺寸有没超过对中台尺寸；其二，板料边界是不是处于对中台挡块行程范围；其三，在垂直送料方向上，板料边缘距离皮带边缘是不是在允许范围（板料边缘没有超过皮带或者超过皮带 50 mm）。
2.1.5 生产线检查
此功能是用来检查模具在行经生产线上的通过性的，它被划分成线中以及线末这两个工位，就如同图7所呈现的那样。首先会依据板料尺寸自动生成模具尺寸，接着会自动判定模具尺寸和零件尺寸是不是符合生产线各个工序以及线末的限制，其算法跟摆剪开卷相似，借助零件离散、模具离散，获取零件外轮廓以及模具外轮廓，再从后台数据库读取选定的生产线设备信息，随后进行对比以确认是否满足设备要求。下面是具体的检查条目，其一，模具尺寸有没有超出压力机台面呢；其二，零件旋转角度是不是处于机械手旋转范围之内呢；其三，2模2件的零件工序间分张范围能不能够满足要求呢；其四，线末零件到收料台边缘的最小距离可不可以满足要求呢 。
2.2 人机交互设计
兼顾实用性与操作效率的冲压设备通过性智能检查系统的用户界面 （UI）设计，其核心目标是降低工程师的认知负荷，并且要实现设备参数、检查结果与三维模型的多模态可视化交互，如图8所示。
3 实际零件验证
拿某前盖内外板模具来说，采取1模2件的布局方式，也就是运用1副模具，通过2张板料来制造前盖外板与前盖内板这2个零件，要查看板料形状、板料间距以及模具尺寸等工艺参数是不是符合开卷线和生产线的要求。
在用户界面里，挑选基地，选择生产线，选定板料托盘类型，抉择是否使用清洗机，而后点击确认按钮。
首先，打开生产线三维模型，接着选择工艺类型，再选择是否分张，然后输入生产线和开卷线送料方向夹角，之后选择项目名称，再选零件名称，接着选零件的板料线和数模，之后输入零件数量，输入零件距离压力机中心的距离，再选择零件位置，最后点击确认按钮，此时板料和数模会自动显示在生产线对应位置。
点击 Auto Check 按钮，检查结果于 UI 中显示，就如同图 9 所呈现的那般，此工艺能够满足所选生产线提出的要求，并且其检查效率相较于手工检查要高出 85%以上。
▍原文作者：温媛媛， 霍晓阳， 张博凡
▍作者单位：上汽通用汽车有限公司
