Направление 01 · машинное зрение
Контроль поверхности на линии
Камеры над линией осматривают каждый метр продукции в движении и фиксируют дефекты поверхности с привязкой по метражу. Результат не зависит от цвета и текстуры покрытия, поскольку система снимает геометрию, а не цвет.
Раздел
Задача
Что болит
Зачем это нужно
При скорости линии около метра в секунду смена физически не в состоянии осмотреть всё полотно. Дефект чаще всего выявляется на упаковке, а в отдельных случаях — клиентом, и тогда возврат и разбирательство обходятся в разы дороже самой партии.
Визуальный контроль неравномерен по своей природе: он зависит от освещения на участке, от смены и от того, какой это час смены. Один и тот же дефект оценивается по-разному в начале и в конце ночной смены, а статистика по причинам брака не сохраняется.
Порог ОТК обычно задан достаточно точно — например, отслеживать дефекты от 1 мм. С точки зрения оптики эта задача решается серийным оборудованием, без заказных линейных камер, хотя запас по разрешению здесь меньше, чем для более крупных дефектов.
Раздел
Устройство
Как работает
Как устроено
Разрешение
0,153 мм/px
Дефект 1 мм
7 px
Скорость линии
60 м/мин
- Оптика с запасом. Камеры перекрывают полотно с разрешением 0,153 мм на пиксель. Дефект в 1 мм занимает 7 пикселей, тогда как для устойчивого обнаружения достаточно 3–5. Запас в 1,4–2,3 раза учитывает условия цеха: пыль на объективе, вибрацию, колебания полотна.
- Глобальный затвор и стробируемый свет. Затвор снимает весь кадр одновременно, поэтому движущееся полотно не искажается. Смаз от движения устраняет короткая вспышка стробируемой подсветки, синхронизированная с кадром контроллером по сигналу энкодера: около 200 мкс времени экспозиции на скорости линии — рабочая точка, при которой порог в 1 мм держится устойчиво. При непрерывном свете без строба тот же порог смещается к 1,5 мм — требуемые значения обеспечивает именно синхронизация.
- Два канала съёмки. Рельефные дефекты — пузыри, волосяные трещины, наколы — снимаются тёмным полем и дефлектометрией: свет идёт под скользящим углом, гладкая поверхность уходит мимо объектива и выглядит чёрной, любой рельеф выделяется. Цветовые дефекты, прежде всего непрокрас, фиксируются светлым полем. Порог ведёт себя по-разному в зависимости от формы: вытянутый дефект вроде волосяной трещины набирает сигнал по длине и обнаруживается тоньше своего размера, а компактный точечный дефект вроде накола находится непосредственно на границе заявленного порога — самый сложный случай, по которому оценивается система.
- Модель обучается на бездефектной поверхности. Система начинает с блоб-детектора — порог по яркости плюс фильтр по площади. Он настраивается в течение дня и даёт базовую линию. Далее подключается детекция аномалий, которая учится, как выглядит нормальное полотно, и отмечает любое отклонение. Это снимает необходимость собирать тысячи размеченных примеров каждого дефекта на каждом оттенке, а редкие дефекты не приходится ожидать месяцами.
- Профиль нормы под рецепт. Линия определяет по рецепту, какое покрытие сейчас в работе, и система подгружает соответствующий профиль нормы. Простой приём, который устраняет большую часть ложных срабатываний при смене цвета или текстуры.
- Привязка к метражу. Сигнал энкодера линии преобразует находки в карту дефектов рулона с точными координатами. Для цеха в этом заключена значительная часть ценности системы: видно не только наличие дефекта, но и его расположение, а также объём материала, подлежащего отбраковке.
- Ширина полотна
- до 1300 мм
- Скорость линии
- 60 м/мин
- Разрешение
- 0,153 мм/px
- Порог дефекта
- от 1 мм
- Свет
- строб ~200 мкс
- Интерфейс камер
- GigE PoE
Раздел
Скриншоты
Действующая линия
Интерфейс системы
Интерфейс системы на действующей линии: статус камер, дефекты от 1 мм в режиме реального времени и журнал ОТК с привязкой к метражу.
Раздел
Эксплуатация
Живая линия
Проверено на линии
Действующее оборудование выявляет задачи, которые не видны на этапе проектирования. Ниже — как система их решает.
- Насекомые у источника света — не дефект. Яркий источник света тёмного поля привлекает насекомых. Система отличает их не подбором порога, а по поведению: дефект покрытия движется вместе с полотном от кадра к кадру, а насекомое — нет, и обычно даёт короткую серию засечек за долю секунды. Оба признака отфильтровывают ложные срабатывания до того, как они попадают в журнал ОТК.
- Расположение находки не ограничивается кропом. К вырезке дефекта прикладывается контекстный снимок всего кадра камеры с отметкой, где именно на полотне зафиксирована находка. Одна вырезка 256×256 не всегда даёт полную картину того, что находится перед камерой.
- Журнал сохраняется при перезагрузке сервера. Находки хранятся на постоянном диске, а не во временном разделе, поэтому история сохраняется при перезапуске машины — это подтверждено повторной перезагрузкой.
- Старт и стоп — решение ОТК, а не автоматики. Съёмка не запускается автоматически при перезапуске сервера: кнопки на экране оператора управляют и захватом, и контроллером синхронизации, а решение о том, ведётся ли контроль в данный момент, остаётся за площадкой.
Раздел
Вход
От заказчика
Что понадобится от вас
Большая часть необходимого, как правило, уже есть на предприятии — вопрос в доступе.
- Место над линией. Точки установки камер примерно в двух третях метра над полотном и место под светильники, а также питание и сеть — камеры подключаются одним кабелем.
- Сигнал скорости. Энкодер линии или доступ к его сигналу в АСУ ТП. Без него дефекты по-прежнему обнаруживаются, но карта по метражу не формируется.
- Рецепт текущего покрытия. Признак того, какой материал сейчас в работе, — из АСУ ТП или MES. Требуется для переключения профиля нормы.
- Записи бездефектного полотна. Несколько часов съёмки нормальной поверхности для каждого типового материала. Разметка дефектов не требуется — модель обучается на норме.
Раздел
Развитие
Следующие шаги
Куда система растёт дальше
- Более точный порог. Более плотная расстановка камер и специализированное освещение снижают обнаруживаемый размер до долей миллиметра — до уровня, на который рассчитаны зарубежные системы контроля полотна.
- Узкая световая полоса. Ограничение кадра полосой скользящего света концентрирует в ней всю мощность светильника, что напрямую даёт более короткую выдержку и больший запас по контрасту в тёмном поле.
- Классификация вместо обнаружения. По мере накопления размеченной выборки находок система перейдёт от простого обнаружения дефекта к определению его типа, что представляет собой статистику причин брака по переделу.
Раздел
Ещё
Направления
Другие направления
Обсудим вашу площадку?
Если по данным окупаемость не сходится — скажем прямо, до начала разработки.