Направление 01 · машинное зрение
Контроль поверхности на линии
Камеры над линией осматривают каждый метр продукции на ходу и отмечают дефекты поверхности вместе с точкой по метражу. Работает независимо от цвета и текстуры покрытия, потому что снимает не цвет, а геометрию.
Не концепт: решение уже смонтировано и отрабатывается на действующей линии полимерного покрытия металла — с настоящими камерами, стробируемой подсветкой и контроллером синхронизации, а не на тестовом стенде.
Раздел
Задача
Что болит
Зачем это нужно
На скорости около метра в секунду смена физически не успевает осматривать всё полотно. Дефект чаще всего замечают на упаковке, а иногда его находит клиент — тогда возврат и разбирательство стоят кратно дороже самой партии.
Контроль на глаз неровен по определению: он зависит от освещения на участке, от смены и от того, какой это час смены. Одинаковый дефект в начале и в конце ночи оценивается по-разному, и статистики по причинам брака не остаётся.
Порог ОТК обычно задан вполне конкретно — например, отслеживать дефекты от 1 мм. По меркам оптики это всё ещё решаемо на серийном оборудовании, а не на заказных линейных камерах, хотя запас по разрешению здесь уже не такой большой, как 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 так, чтобы разрешение составляло 0,153 мм на пиксель. Дефект в 1 мм занимает при этом 7 пикселей, тогда как для устойчивого обнаружения достаточно 3–5. Даже такой запас в 1,4–2,3 раза — это не роскошь, а страховка на реальные условия цеха: пыль на стекле, вибрацию, дрожание полотна.
- Глобальный затвор и стробируемый свет. Затвор снимает весь кадр одновременно, поэтому движущееся полотно не перекашивает. Смаз от движения убирает не выдержка сама по себе, а короткая вспышка стробируемой подсветки, синхронизированная с кадром контроллером по сигналу энкодера: около 200 мкс light-time на пилотной линии — это и есть рабочая точка, при которой порог в 1 мм держится уверенно. На непрерывном свете без строба тот же порог сползает к 1,5 мм — держать честные цифры помогает именно синхронизация, а не оптика сама по себе.
- Два канала съёмки. Рельефные дефекты — пузырьки, волосовины, наколы — снимаются тёмным полем и дефлектометрией: свет идёт под скользящим углом, гладкая поверхность уходит мимо объектива и выглядит чёрной, любой рельеф вспыхивает. Цветовые дефекты, прежде всего непрокрас, ловятся светлым полем. Порог держится честно не одинаково для всех форм: вытянутый дефект вроде волосовины набирает сигнал вдоль себя и ловится тоньше своего размера, а компактный точечный вроде накола упирается прямо в заявленный порог — самый жёсткий случай, и именно на нём проверяется система.
- Модель учится на хорошей поверхности. Сначала ставим блоб-детектор: порог по яркости плюс фильтр по площади. Он отлаживается за день и даёт базовую линию. Затем — детекция аномалий, которая запоминает, как выглядит нормальное полотно, и подсвечивает всё отклоняющееся. Собирать тысячи размеченных примеров каждого дефекта на каждом оттенке не требуется, и редкие дефекты не приходится ждать месяцами.
- Профиль нормы под рецепт. Линия знает из рецепта, какое покрытие сейчас идёт, и система подгружает под него свой профиль нормы. Приём тривиальный, но снимает большую часть ложных срабатываний при смене цвета или текстуры.
- Привязка к метражу. Сигнал энкодера линии превращает находки в карту дефектов рулона с точными координатами. Для цеха это половина ценности системы: понятно не только что дефект есть, но и где он и сколько метров придётся отбраковать.
- 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 на живом потоке и журнал для ОТК с привязкой к метражу.
Раздел
Эксплуатация
Живая линия
Что уже проверено на линии
Часть задач, которые не видны на этапе проектирования, всплывает только на действующем оборудовании. Вот что уже встретилось и решено.
- Насекомые у подсветки — не дефект. Яркая лампа тёмного поля привлекает мошек, и система изначально принимала их вспышки за находки. Решается не подбором порога, а логикой: дефект покрытия движется вместе с полотном от кадра к кадру, а насекомое — нет, и обычно даёт короткий шквал засечек за долю секунды. Оба признака отфильтровывают ложные срабатывания до того, как они попадут в журнал ОТК.
- Место находки — не только кроп. К вырезке дефекта теперь прикладывается контекстный снимок всего кадра камеры с отметкой, где именно на полотне сработала находка. По одной вырезке 256×256 не всегда понятно, что перед камерой — сама разметка это подтвердила.
- Журнал переживает перезагрузку сервера. Первая версия хранила находки во временном разделе, который штатно очищается при перезапуске машины — история находок терялась целиком. Хранилище вынесено на постоянный диск и проверено повторной перезагрузкой.
- Старт и стоп — решение ОТК, не автоматики. Съёмка не запускается сама при перезапуске сервера: кнопки на экране оператора управляют и захватом, и контроллером синхронизации, и последнее слово о том, идёт ли контроль прямо сейчас, остаётся за площадкой.
Раздел
Вход
От заказчика
Что понадобится от вас
Список короткий и почти всегда выполнимый — большая часть нужного на предприятии уже есть, вопрос в доступе.
- Место над линией. Точки установки камер примерно в двух третях метра над полотном и место под светильники. Плюс питание и сеть — камеры подключаются одним кабелем.
- Сигнал скорости. Энкодер линии или доступ к его сигналу в АСУ ТП. Без него дефекты будут находиться, но карта по метражу не построится.
- Рецепт текущего покрытия. Признак того, какой материал сейчас идёт, — из АСУ ТП или MES. Нужен для переключения профиля нормы.
- Записи хорошего полотна. Несколько часов съёмки нормальной поверхности на каждый типовой материал. Размечать дефекты не требуется — модель учится на норме.
Раздел
Развитие
Следующие шаги
Куда система растёт дальше
- Мельче порог. Плотнее расстановка камер и специализированный свет опускают обнаруживаемый размер до долей миллиметра — до уровня, на который проектируются зарубежные системы контроля полотна.
- Узкая световая полоса. Обрезка кадра под полосу скользящего света концентрирует всю мощность светильника в ней. Это прямо покупает более короткую выдержку и запас по контрасту в тёмном поле.
- Классификация вместо обнаружения. Когда накопится размеченная выборка находок, система начнёт не только отмечать дефект, но и относить его к типу — а это уже статистика причин брака по переделу.
Раздел
Ещё
Направления