ตัวอ่านค่าเกจวัดดิจิทัล Mitutoyo ส่งเข้าคอมพิวเตอร์ผ่าน Wi-Fi และ USB สำหรับงานตรวจวัดคุณภาพ (งานวิจัยภายใน)
ตัวอ่านค่านี้รับค่าจากเกจวัดดิจิทัล Mitutoyo แล้วส่งเข้าคอมพิวเตอร์โดยไม่ต้องพิมพ์ค่าเอง เราสร้างต้นแบบ 2 แนวทางในงานวิจัยและพัฒนาภายในช่วงปี 2558–2561 คือตัวอ่านค่าแบบ Wi-Fi และบอร์ด USB ที่คอมพิวเตอร์มองเห็นเป็นคีย์บอร์ด ช่วงเวลาของงานตรงกับเอกสาร InGauge USB 2.0 ปี 2560
- อุตสาหกรรม
- บริการ
- ปี
- 2558–2561
- ขอบเขตงาน
- ต้นแบบ 2 แนวทาง: (1) ตัวอ่านค่าแบบ Wi-Fi บนบอร์ด NodeMCU พร้อมฟุตสวิตช์ หน้าเว็บตั้งค่า และโปรแกรม Gauge Reader (Python) บนคอมพิวเตอร์ (2) บอร์ด USB ชิป ATmega32U4 เฟิร์มแวร์รุ่น v3 แบบ Arduino 3 โหมด คือส่งค่าเมื่อคอมพิวเตอร์ร้องขอ ส่งค่าทันทีที่อ่านได้ (สูงสุด 4 ช่องในโหมดพอร์ตอนุกรม) และโหมดคีย์บอร์ด USB HID · งานวิจัยและพัฒนาภายในของเรา
สรุปสั้น
- ต้นแบบจากงานวิจัยและพัฒนาภายในของเราปี 2558–2561 รับค่าจากพอร์ต Digimatic ของเกจวัดดิจิทัล Mitutoyo แล้วส่งเข้าคอมพิวเตอร์ แทนการอ่านตัวเลขบนเกจแล้วพิมพ์เองทีละค่า
- เราสร้าง 2 แนวทาง คือตัวอ่านค่าแบบ Wi-Fi บนบอร์ด NodeMCU ที่ส่งค่าเมื่อเหยียบฟุตสวิตช์ และบอร์ด USB ชิป ATmega32U4 ที่ใช้เฟิร์มแวร์รุ่น v3
- เฟิร์มแวร์รุ่น v3 มี 3 โหมด รองรับเกจสูงสุด 4 ช่องในโหมดพอร์ตอนุกรม และมีโหมดคีย์บอร์ด (USB HID) ที่พิมพ์ค่าลงโปรแกรมพร้อม Enter โดยไม่ต้องติดตั้งโปรแกรมเพิ่ม
- รุ่นที่บริษัทจำหน่ายและให้เช่าในปัจจุบันคือ InGauge USB V2.1 จากโครงการ ITAP ปี 2563–2564 ซึ่งออกแบบวงจรใหม่และผ่านการทดสอบ CE/FCC
โจทย์หน้างาน
งานตรวจวัดที่ยังบันทึกผลด้วยมือ ต้องอ่านตัวเลขบนหน้าจอเกจแล้วพิมพ์ลงโปรแกรมเองทีละค่า ตัวอ่านค่านี้รับค่าจากพอร์ต Digimatic (พอร์ตส่งข้อมูลของเกจ Mitutoyo) แล้วส่งเข้าคอมพิวเตอร์โดยตรง
สิ่งที่เราทำ
เราทดลอง 2 แนวทาง แนวทางแรกเป็นตัวอ่านค่าแบบ Wi-Fi บนบอร์ด NodeMCU ที่ส่งค่าไปยังโปรแกรม Gauge Reader บนคอมพิวเตอร์เมื่อเหยียบฟุตสวิตช์ (Foot Switch — สวิตช์เหยียบสั่งส่งค่า) แนวทางที่สองเป็นบอร์ด USB ชิป ATmega32U4 ที่ใช้เฟิร์มแวร์รุ่น v3 ซึ่งมีโหมดคีย์บอร์ด (USB HID) พิมพ์ค่าจากเกจลงโปรแกรมพร้อม Enter เมื่อกดปุ่ม
ผลทดสอบกับชิ้นงานจริง
สิ่งที่เราสร้างและมีหลักฐานคือเฟิร์มแวร์รุ่น v3 ที่มี 3 โหมด โค้ดรุ่นโหมดคีย์บอร์ด และตัวอ่านแบบ Wi-Fi พร้อมคู่มือ เอกสารไม่ได้บันทึกตัวเลขความเร็วหรือความถูกต้องของการส่งค่า ต่อมาโครงการ ITAP ปี 2563–2564 ออกแบบวงจรใหม่จนได้ InGauge USB V2.1 ที่ผ่านการทดสอบ CE/FCC และเป็นรุ่นที่บริษัทจำหน่ายและให้เช่าในปัจจุบัน
ที่มาของโจทย์
ตัวอ่านค่านี้ส่งค่าจากเกจวัดดิจิทัลเข้าคอมพิวเตอร์โดยตรง แทนการอ่านตัวเลขบนหน้าจอเกจแล้วพิมพ์ลงโปรแกรมเองทีละค่า เกจวัดดิจิทัลแสดงผลเป็นตัวเลขอยู่แล้ว แต่ถ้ายังต้องพิมพ์ซ้ำ งานบันทึกผลก็ยังช้าและพิมพ์ผิดได้
เกจวัดดิจิทัล Mitutoyo หลายรุ่น เช่น เวอร์เนียร์และไมโครมิเตอร์ มีพอร์ต Digimatic สำหรับส่งข้อมูลอยู่แล้ว ต้นแบบนี้จึงเริ่มจากการรับค่าที่พอร์ตนั้น งานนี้เป็นงานวิจัยและพัฒนาภายในของเราช่วงปี 2558–2561
ข้อกำหนดและข้อจำกัด
เอกสารของต้นแบบไม่ได้บันทึกข้อกำหนดเป็นรายการแยก ข้อกำหนดด้านล่างสรุปจากสิ่งที่โค้ดและคู่มือของต้นแบบทำได้จริง
- อ่านค่าจากเกจผ่านขาสัญญาณของพอร์ต Digimatic ได้แก่ ขานาฬิกา (CLK) ขาข้อมูล (DAT) และขาร้องขอค่า (REQ)
- ส่งค่าเข้าโปรแกรมที่เปิดอยู่บนคอมพิวเตอร์พร้อม Enter เพื่อให้ช่องถัดไปพร้อมรับค่า
- ในแบบ Wi-Fi และโหมดคีย์บอร์ด ผู้วัดเป็นคนสั่งส่งค่าเอง ด้วยการเหยียบฟุตสวิตช์หรือกดปุ่ม
- ข้อจำกัด: โหมดที่ส่งค่าผ่านพอร์ตอนุกรม (Serial) ต้องมีโปรแกรมฝั่งคอมพิวเตอร์คอยรับค่า และโหมดคีย์บอร์ดรับค่าจากเกจได้ทีละตัว
ส่งค่าผ่าน Wi-Fi กับ USB ต่างกันอย่างไร
แบบ Wi-Fi ต้องติดตั้งและเปิดโปรแกรม Gauge Reader บนคอมพิวเตอร์ไว้รับค่า ส่วนบอร์ด USB ในโหมดคีย์บอร์ดไม่ต้องติดตั้งโปรแกรมเพิ่ม เพราะคอมพิวเตอร์มองเห็นบอร์ดเป็นคีย์บอร์ดตัวหนึ่ง ทั้งแบบ Wi-Fi และโหมดคีย์บอร์ดพิมพ์ค่าลงโปรแกรมที่เปิดอยู่พร้อม Enter เมื่อผู้วัดสั่งส่งค่า
เปรียบเทียบ 2 แนวทางของต้นแบบ
| หัวข้อ | แบบ Wi-Fi | แบบบอร์ด USB (เฟิร์มแวร์รุ่น v3) |
|---|---|---|
| บอร์ดที่ใช้ | NodeMCU | ชิป ATmega32U4 เขียนเฟิร์มแวร์แบบ Arduino |
| วิธีสั่งส่งค่า | เหยียบฟุตสวิตช์ | กดปุ่มในโหมดคีย์บอร์ด · คอมพิวเตอร์ร้องขอ หรือส่งทันทีที่อ่านได้ ในโหมดพอร์ตอนุกรม |
| โปรแกรมฝั่งคอมพิวเตอร์ | ต้องเปิดโปรแกรม Gauge Reader (Python) | โหมดคีย์บอร์ดไม่ต้องติดตั้งโปรแกรมเพิ่ม |
| การตั้งค่า | ตั้งชื่อและรหัส Wi-Fi และที่อยู่คอมพิวเตอร์ปลายทางผ่านหน้าเว็บของตัวอ่าน | เสียบสาย USB เข้าคอมพิวเตอร์ |
| จำนวนเกจ | เอกสารไม่ได้ระบุ | สูงสุด 4 ช่องในโหมดพอร์ตอนุกรม · ทีละตัวในโหมดคีย์บอร์ด |
บอร์ด USB ในโหมดคีย์บอร์ดทำงานอย่างไร
- 1
ต่อเกจเข้ากับบอร์ด
ต่อสายจากพอร์ต Digimatic ของเกจวัดเข้าบอร์ดชิป ATmega32U4 แล้วเสียบบอร์ดเข้าพอร์ต USB ของคอมพิวเตอร์
- 2
คอมพิวเตอร์มองเห็นบอร์ดเป็นคีย์บอร์ด
เฟิร์มแวร์ในโหมดคีย์บอร์ด (USB HID) ทำให้คอมพิวเตอร์รู้จักบอร์ดเป็นคีย์บอร์ดตัวหนึ่ง
- 3
กดปุ่มเพื่อส่งค่า
เมื่อผู้วัดกดปุ่ม บอร์ดพิมพ์ค่าจากเกจลงช่องที่เคอร์เซอร์อยู่ แล้วกด Enter ให้
- 4
ใช้กับโปรแกรมที่รับการพิมพ์
ค่าลงโปรแกรมใดก็ได้ที่รับการพิมพ์จากคีย์บอร์ด เช่น ตารางในโปรแกรมสเปรดชีตหรือแบบฟอร์มบันทึกผลวัด
เฟิร์มแวร์รุ่น v3 มีอีก 2 โหมดที่ส่งค่าผ่านพอร์ตอนุกรม คือส่งเมื่อคอมพิวเตอร์ร้องขอ และส่งทันทีที่อ่านค่าได้ ทั้ง 2 โหมดรองรับเกจสูงสุด 4 ช่อง แต่ต้องมีโปรแกรมฝั่งคอมพิวเตอร์คอยรับค่า
ตัวอ่านค่าแบบ Wi-Fi บนบอร์ด NodeMCU ทำงานอย่างไร
- ต่อเกจวัดและฟุตสวิตช์เข้ากับตัวอ่านค่าบนบอร์ด NodeMCU
- ตั้งชื่อและรหัส Wi-Fi และที่อยู่ของคอมพิวเตอร์ปลายทาง ผ่านหน้าเว็บตั้งค่าของตัวอ่าน
- เปิดโปรแกรม Gauge Reader (เขียนด้วย Python) บนคอมพิวเตอร์
- เมื่อเหยียบฟุตสวิตช์ ค่าถูกส่งผ่าน Wi-Fi ไปที่โปรแกรม Gauge Reader ซึ่งพิมพ์ค่าลงโปรแกรมที่เปิดอยู่แล้วกด Enter ให้
USB HID คืออะไร
HID (Human Interface Device) คือมาตรฐานของอุปกรณ์อย่างคีย์บอร์ดและเมาส์ คอมพิวเตอร์รู้จักอุปกรณ์แบบนี้ได้ทันที อุปกรณ์ที่ทำตัวเป็นคีย์บอร์ดจึงส่งตัวเลขเข้าโปรแกรมใดก็ได้ที่รับการพิมพ์
สิ่งที่เราสร้างและทดสอบ
เราสร้างตัวอ่านค่า 2 แนวทาง พร้อมโปรแกรมฝั่งคอมพิวเตอร์ เฟิร์มแวร์ และคู่มือ รายการมีดังนี้
- คู่มือตัวอ่านค่าแบบ Wi-Fi ที่ระบุขั้นตอนตั้งค่าผ่านหน้าเว็บของตัวอ่าน
- โปรแกรม Gauge Reader (Python) ที่รับค่าจากตัวอ่านแล้วพิมพ์ลงโปรแกรมที่เปิดอยู่
- เฟิร์มแวร์บอร์ด USB รุ่น v3 บนชิป ATmega32U4 ที่มี 3 โหมด
- โค้ดรุ่นโหมดคีย์บอร์ดที่แยกไว้อีกชุด และแบบวงจรบอร์ด USB
ต้นแบบนี้เกี่ยวข้องกับ InGauge อย่างไร
ต้นแบบนี้อยู่ในช่วงเดียวกับเอกสารผลิตภัณฑ์ InGauge USB 2.0 ปี 2560 แต่ยังต้องยืนยันว่าเฟิร์มแวร์รุ่น v3 เป็นเฟิร์มแวร์ชุดเดียวกับ InGauge USB 2.0 หรือไม่ ผลิตภัณฑ์ที่บริษัทจำหน่ายและให้เช่าในปัจจุบันคือ InGauge USB V2.1 จากโครงการ ITAP ลำดับงานที่มีเอกสารมีดังนี้
- ปี 2558–2561: งานวิจัยและพัฒนาภายใน ทดลองตัวอ่านค่าแบบ Wi-Fi และบอร์ด USB ที่ใช้เฟิร์มแวร์รุ่น v3
- ปี 2560: เอกสารผลิตภัณฑ์ InGauge USB 2.0
- ปี 2563–2564: โครงการ ITAP ออกแบบวงจรใหม่จนได้ InGauge USB V2.1 ที่ผ่านการทดสอบ CE/FCC
InGauge USB V2.1 มีโหมดพอร์ตอนุกรม (Mode 1) และโหมดคีย์บอร์ด USB HID (Mode 2) ซึ่งเป็นวิธีส่งค่าแบบเดียวกับที่เฟิร์มแวร์รุ่น v3 ของต้นแบบมี
ผลที่ยืนยันได้จากเอกสารต้นแบบ
สิ่งที่ยืนยันได้คือโค้ดและคู่มือของต้นแบบ เฟิร์มแวร์รุ่น v3 บนชิป ATmega32U4 มี 3 โหมด และรองรับเกจสูงสุด 4 ช่องในโหมดพอร์ตอนุกรม คู่มือของตัวอ่านแบบ Wi-Fi ระบุขั้นตอนตั้งค่าและการส่งค่าด้วยฟุตสวิตช์
เอกสารของต้นแบบบันทึกโค้ดและขั้นตอนใช้งาน แต่ไม่ได้บันทึกตัวเลขความเร็วหรือความถูกต้องของการส่งค่า หน้านี้จึงไม่รายงานตัวเลขเหล่านั้น
ใช้งานในสายการผลิต ใช้ InGauge
งานส่งค่าจากเครื่องมือวัดเข้าคอมพิวเตอร์ในสายการผลิต ใช้ InGauge USB V2.1 ซึ่งออกแบบวงจรใหม่และผ่านการทดสอบ CE/FCC ดูรายละเอียดที่หน้าผลิตภัณฑ์ InGauge
สิ่งที่เราเรียนรู้
ต้นแบบนี้ให้หลักการ 3 ข้อสำหรับงานส่งค่าจากเครื่องมือวัดเข้าคอมพิวเตอร์
- ส่งค่าผ่านช่องทางที่คอมพิวเตอร์รู้จักอยู่แล้ว แบบ Wi-Fi ต้องเปิดโปรแกรม Gauge Reader ไว้ตลอด ส่วนโหมดคีย์บอร์ด (USB HID) ไม่ต้องติดตั้งอะไรเพิ่ม ยิ่งฝั่งคอมพิวเตอร์ต้องเตรียมน้อย ยิ่งต่อเข้ากับโปรแกรมเดิมได้ง่าย
- ให้ผู้วัดเป็นคนสั่งส่งค่าเมื่อค่าที่พิมพ์ลงโปรแกรมต้องตรงกับชิ้นงานที่วัด ตัวอ่านแบบ Wi-Fi และโหมดคีย์บอร์ดส่งค่าเมื่อเหยียบฟุตสวิตช์หรือกดปุ่ม ค่าที่เข้าโปรแกรมจึงเป็นค่าที่ผู้วัดเลือกส่ง
- โค้ดที่ส่งค่าได้ยังต้องผ่านงานออกแบบวงจรและการทดสอบมาตรฐานอีกขั้นก่อนจำหน่าย รุ่น InGauge USB V2.1 ที่จำหน่ายในปัจจุบันผ่านการออกแบบวงจรใหม่และการทดสอบ CE/FCC ในโครงการ ITAP
นำแนวทางนี้ไปใช้กับงานตรวจวัดของคุณได้อย่างไร
ถ้าเกจวัดของคุณมีพอร์ต Digimatic และคุณบันทึกผลวัดลงโปรแกรมบนคอมพิวเตอร์อยู่แล้ว คุณใช้แนวทางเดียวกับต้นแบบนี้ได้ คือรับค่าจากพอร์ตของเกจแล้วพิมพ์เข้าโปรแกรมแบบคีย์บอร์ด สำหรับการใช้งานจริง ให้ใช้ InGauge แทนต้นแบบ ส่วนที่ต้องปรับขึ้นกับโปรแกรมรับค่าและจำนวนเกจ
ส่วนที่ใช้ซ้ำได้ และส่วนที่ต้องปรับ
| ส่วนของงาน | ใช้ซ้ำได้ | ต้องปรับเมื่อ |
|---|---|---|
| การรับค่าจากเกจ | การอ่านค่าจากพอร์ต Digimatic | เกจของคุณไม่มีพอร์ต Digimatic หรือยังไม่มีสายต่อที่ตรงรุ่น ต้องตรวจเกจก่อน |
| การส่งค่าเข้าโปรแกรม | โหมดคีย์บอร์ด (USB HID) ที่พิมพ์ค่าพร้อม Enter | โปรแกรมของคุณรับค่าผ่านพอร์ตอนุกรม ต้องมีโปรแกรมฝั่งคอมพิวเตอร์คอยรับค่า |
| การสั่งส่งค่า | ปุ่มกดหรือฟุตสวิตช์ | ท่าทางการทำงานต่างไป ต้องเลือกจุดวางสวิตช์ให้มือยังจับชิ้นงานและเกจได้ |
| จำนวนเกจ | เกจทีละตัวในโหมดคีย์บอร์ด | ต้องอ่านหลายเกจพร้อมกัน ต้องใช้โหมดพอร์ตอนุกรมและโปรแกรมที่รองรับ |
- ตรวจว่าเกจวัดที่ใช้อยู่มีพอร์ต Digimatic และมีสายต่อที่ตรงรุ่น
- ตรวจว่าโปรแกรมบันทึกผลของคุณรับค่าจากการพิมพ์ได้ หรือต้องรับผ่านพอร์ตอนุกรม
- ตกลงว่าผู้วัดจะสั่งส่งค่าด้วยปุ่มหรือฟุตสวิตช์ และวางตำแหน่งให้เหมาะกับสถานีงาน
อ่านต่อ
- InGauge — ส่งค่าจากเครื่องมือวัดดิจิทัลเข้าคอมพิวเตอร์ผ่าน USB
- เคสออกแบบวงจร InGauge USB V2.1 ในโครงการ ITAP จนผ่านการทดสอบ CE/FCC
- เคสเช่าและจำหน่าย InGauge USB ส่งค่าเครื่องมือวัดเข้าคอมพิวเตอร์
- เคสส่งค่าจากเวอร์เนียร์ดิจิทัลเข้ารายงาน QC
- InQC — บันทึกผลวัดและดูกราฟควบคุมบนแท็บเล็ต
- บริการพัฒนาระบบและอุปกรณ์เฉพาะงาน
เทคโนโลยีที่ใช้
คำถามที่พบบ่อย
ถ้าต้องการอุปกรณ์แบบนี้ไปใช้งาน ควรเลือกรุ่นไหน
เลือก InGauge USB V2.1 ซึ่งเป็นรุ่นที่จำหน่ายและให้เช่าอยู่ มีโหมดพอร์ตอนุกรม (Mode 1) และโหมดคีย์บอร์ด USB HID (Mode 2) แบบเดียวกับที่เฟิร์มแวร์รุ่น v3 ของต้นแบบมี และผ่านการทดสอบ CE/FCC
ต้นแบบนี้เกี่ยวข้องกับ InGauge อย่างไร
ต้นแบบนี้อยู่ในช่วงเดียวกับเอกสารผลิตภัณฑ์ InGauge USB 2.0 ปี 2560 แต่ยังต้องยืนยันว่าเฟิร์มแวร์เป็นชุดเดียวกันหรือไม่ จากนั้นโครงการ ITAP ปี 2563–2564 ออกแบบวงจรใหม่จนได้ InGauge USB V2.1 ที่ผ่านการทดสอบ CE/FCC
ต้องติดตั้งโปรแกรมบนคอมพิวเตอร์หรือไม่
ขึ้นกับแนวทาง โหมดคีย์บอร์ด (USB HID) ของบอร์ด USB ไม่ต้องติดตั้งโปรแกรมเพิ่ม เพราะคอมพิวเตอร์มองเห็นบอร์ดเป็นคีย์บอร์ด ส่วนแบบ Wi-Fi ต้องเปิดโปรแกรม Gauge Reader และโหมดพอร์ตอนุกรมต้องมีโปรแกรมฝั่งคอมพิวเตอร์คอยรับค่า
ต่อเกจได้กี่ตัวพร้อมกัน
เฟิร์มแวร์รุ่น v3 รองรับเกจสูงสุด 4 ช่องในโหมดพอร์ตอนุกรม ส่วนโหมดคีย์บอร์ดรับค่าจากเกจทีละตัว
