屏幕捕捉器数据采集与指令下发一体化解决方案

一、方案背景与核心价值

在工业自动化场景中，大量设备（如SMT贴片机、半导体加工设备、走丝机等）采用上位机控制模式，但存在​​接口协议封闭/授权费用高昂/接口标准不统一​​等问题，导致企业难以通过常规API对接实现数据采集与工艺参数下发。本方案基于​​非侵入式屏幕捕捉技术​​，通过物理串联设备到屏幕与电脑的视频线中间，实时截取屏幕图像并解析数据，同时支持反向参数/文件下发，无需设备厂商授权即可完成全流程自动化操作，有效解决工业现场“数据孤岛”与“控制壁垒”难题。

二、技术原理与核心功能

（一）主要原理

设备采用“视频线中间串联”部署模式（类似高清视频采集卡原理），在不影响原视频信号传输的前提下，实时捕获屏幕显示内容（包括UI界面、图表、动态数据等）。通过内置的​​高精度图像识别引擎​​（支持OCR、模板匹配、坐标定位等技术），从屏幕图像中提取结构化数据（如数值、文本、图表坐标点），并结合预设规则完成数据解析与指令生成。

屏幕采集器（二）核心功能模块

1. 数据采集模块

​​多类型数据获取​​：支持单数值（如温度、压力、良率）、图表数据（如趋势图、柱状图坐标点解析）、静态图片（如产品缺陷截图）的精准提取；

​​自动翻页采集​​：通过模拟鼠标滚轮/按键或直接定位分页区域，实现跨页面数据的连续采集（如SMT设备的多批次生产报表、半导体机台的实时监控页）；

​​动态画面适配​​：针对刷新率高的屏幕（如走丝机的实时加工轨迹显示），优化图像采样频率与去噪算法，确保数据准确性。

2. 自动执行模块

支持预定义的鼠标点击、键盘输入动作序列（如点击“确认”按钮、输入参数值），可按时间间隔或事件触发自动执行（例如每30秒自动提交当前页面数据）；

结合图像识别反馈（如检测到“操作成功”弹窗后进入下一步），提升流程可靠性。

3. 参数下发模块

接收MES/工单系统下发的工艺参数（如SMT贴片的温度曲线、半导体的蚀刻时间），通过图像模拟输入（定位参数输入框坐标→输入数值→点击保存）完成工控机参数配置；

支持参数校验（如对比下发值与屏幕显示值），确保执行一致性。

4. 文件下发模块

将工单关联的执行文件（如半导体设备的配方文件、走丝机的加工路径G代码）转换为屏幕可识别的上传界面格式（如虚拟U盘映射、文件选择对话框），通过模拟拖放/点击操作完成文件传输；

支持文件版本管理与回滚（如保留历史文件备份，异常时可快速恢复）。

5. 无授权优势

完全规避设备厂商私有协议授权限制，无需购买高额接口授权费用；

部署无需改造设备硬件或软件，仅需串联视频线即可投入使用，适配接口混乱（如非标准串口/USB）、无开放API的老旧设备。

三、实施案例与效果验证

案例1：SMT贴片机生产数据自动采集与工艺优化

​​客户背景​​：华东某电子制造企业，拥有50+台SMT贴片机（品牌为日系进口设备），原通过设备厂商提供的API采集生产数据（单台授权费约5万元/年），但因接口权限限制仅能获取基础产量信息，无法采集实时抛料率、元件贴装坐标偏移等关键质量数据；且厂商要求新增参数（如温湿度补偿值）需额外付费定制。

实施过程​​：

在每台贴片机的显示器与显卡之间串联屏幕捕捉器，通过HDMI转接模块适配原视频线；

配置图像识别规则：针对生产报表页面（含各料号抛料率、贴装良率表格），定位关键数据区域坐标，通过OCR提取数值；针对实时监控页（显示贴装头坐标偏移曲线），解析图表像素点生成坐标序列；

设置自动翻页逻辑（每5分钟切换至下一批次报表页），同步将采集数据上传至MES系统；

工艺参数下发：接收MES下发的温湿度补偿值（如“贴装头温度+2℃”），通过模拟点击“参数设置”按钮→定位输入框坐标→输入数值→点击保存，完成工控机参数更新。

​​实施效果​​：

数据采集：覆盖95%以上关键生产指标（原API仅提供30%），抛料率、坐标偏移等数据采集延迟从“人工抄录（2小时/次）”降至“实时（<1分钟）”；

成本优化：单台设备年成本从5万元降至0.2万元（仅需硬件采购与维护费），50台设备年节省授权费用超240万元；

质量提升：通过实时抛料率数据联动调整供料器参数，贴装不良率下降1.2%；坐标偏移数据用于优化贴装路径，产能提升8%。

案例2：半导体蚀刻机工艺参数远程下发与合规管控

​​客户背景​​：华南某半导体封装测试厂，使用多台进口蚀刻机（欧系品牌），设备接口为非标准串口协议且厂商拒绝开放，每次工艺参数调整（如等离子体功率、气体流量）需工程师现场手动输入，单次调试耗时2小时以上；同时因行业监管要求，需记录所有参数变更日志以满足合规性审查。

​​实施过程​​：

在蚀刻机显示器与工控机之间串联屏幕捕捉器（适配VGA视频线），通过图像识别定位参数设置界面（含功率、流量、时间等输入框）；

建立工单驱动流程：当MES系统下发新工艺配方（如“功率1500W→1600W，气体流量50sccm→60sccm”）时，触发屏幕捕捉器自动执行以下操作：打开参数设置界面→依次定位各参数输入框坐标→输入目标值→点击“保存”按钮；

同步下发工艺文件（如气体配比表PDF）至工控机指定文件夹（模拟文件拖放操作）；

采集参数变更后的屏幕确认页（显示“参数已更新”提示），并将操作截图与参数值存入数据库，形成可追溯的合规记录。

​​实施效果​​：

效率提升：参数调整时间从2小时/次缩短至10分钟/次（无需工程师现场操作），单月节省人力成本超15万元；

合规保障：所有参数变更均自动生成带时间戳的操作记录（含屏幕截图），100%满足行业审计要求；

稳定性增强：通过图像识别校验（如确认参数输入框最终显示值与下发值一致），避免人工输入错误导致的设备故障（原月均误操作故障3次→0次）。

案例3：走丝机加工文件自动下发与生产节拍优化

​​客户背景​​：长三角某精密模具厂，使用国产走丝机（无开放API，仅支持U盘手动拷贝加工文件），每次换模需操作工人手动将G代码文件复制到设备U盘，单次换模准备时间长达30分钟；且因文件版本管理混乱，常出现“用错加工路径”导致模具报废的问题。

实施过程​​：

在走丝机显示屏与主板视频输出口之间串联屏幕捕捉器（适配DVI接口），通过图像识别定位文件选择对话框（含“浏览”“确认”按钮区域）；

建立工单-文件映射关系：当MES系统下发新模具加工任务时，自动将对应的G代码文件（存储于服务器）通过屏幕捕捉器下发——模拟操作：打开文件管理界面→定位“导入”按钮坐标→模拟拖放文件至指定目录→点击“确认加载”；

同步采集加工状态页数据（如当前线速度、剩余加工时间），用于生产看板实时展示。

​​实施效果​​：

换模效率：文件下发时间从30分钟缩短至2分钟（工人仅需触发工单即可自动完成），单月减少换模等待时间超200小时；

质量管控：通过文件版本校验（对比下发文件MD5值与屏幕显示文件名），杜绝“用错文件”事故（原月均报废模具2件→0件）；

管理优化：加工状态数据实时上传至MES，帮助计划员精准排产，整体设备利用率（OEE）提升12%。

四、方案总结

本方案通过“非侵入式屏幕捕捉+智能图像识别”技术，突破了工业设备接口授权与协议兼容性的限制，为SMT、半导体、走丝机等封闭控制系统提供了低成本、高可靠的数据采集与指令下发解决方案。实施案例证明，该方案可显著降低企业数字化改造成本（节省授权费用80%以上），提升生产效率（关键流程耗时缩短70%-90%），同时满足质量追溯与合规性要求，是工业场景中“最后一公里”自动化落地的有效工具。

审核编辑 黄宇