Как камера находит брак на конвейере: устройство системы машинного зрения

Контролёр ОТК на быстрой линии видит изделие доли секунды. К концу смены внимание падает, и мелкий дефект уезжает к клиенту. Система машинного зрения смотрит на каждое изделие одинаково внимательно в первую минуту смены и в последнюю. Разберём, как она устроена и от чего зависит её точность.

Из чего состоит система

Камера и подсветка

Половина успеха решается до нейросети. Камера должна видеть дефект, а не блик на нём. Поэтому подбирают:

разрешение и объектив, чтобы самый мелкий значимый дефект занимал хотя бы несколько пикселей;
выдержку, чтобы изделие на движущейся ленте не размывалось;
подсветку: рассеянную для глянцевых поверхностей, контровую для контроля силуэта, косую для царапин и вмятин;
триггер: датчик, который сообщает камере, что изделие в кадре.

Модель обнаружения дефектов

Нейросеть получает кадр и решает, есть ли на изделии дефект, какой и где. Обычно используют один из подходов:

обнаружение объектов: модель обводит рамкой каждый дефект и называет его тип. Подходит, когда типы брака известны и примеров достаточно;
сегментация: модель выделяет дефект по пикселям. Нужна, когда важны площадь и форма, например у пятен и трещин;
поиск аномалий: модель учится на годных изделиях и отмечает всё, что на них не похоже. Помогает с редкими дефектами, примеров которых почти нет.

Модель работает на вычислительном модуле рядом с линией или на сервере предприятия, без облака. Об этом подробно в статье компьютерное зрение без облака.

Отбраковка и журнал

Когда модель находит дефект, система подаёт сигнал на пневмосброс, отсекатель или останавливает линию. Кадр, время и тип дефекта сохраняются в журнал. По журналу видно, какой дефект растёт, на какой линии и в какую смену, и это помогает искать причину в процессе, а не только отсеивать последствия.

Как оценивают точность

Одного процента «точности» мало. Важны две ошибки, и они стоят по-разному:

пропуск брака: дефектное изделие ушло дальше. Это рекламации и потеря доверия клиента;
ложная отбраковка: годное изделие ушло в брак. Это потерянный материал и лишняя нагрузка на перепроверку.

Порог срабатывания модели настраивают под экономику конкретного производства: где-то лучше лишний раз отбраковать, где-то важнее не терять годные изделия. Проверяют систему на реальном потоке, сравнивая её решения с решениями ОТК на тех же изделиях.

Что получилось у наших заказчиков

На конвейерной линии система обнаруживает дефекты с точностью 98,7%, пропуск брака снизился на 92%, а проект окупился за 8 месяцев (кейс). В другом проекте по контролю качества точность обнаружения составила 99,2%, а брак снизился на 85% (кейс).

С чего начать

Соберите примеры брака, которые сейчас ловит ОТК, и фото годных изделий.
Оцените скорость линии и место, где можно поставить камеру и отбраковщик.
Запустите пилот на одной линии и сравните систему с текущим контролем.

Как мы запускаем такие проекты, описано на странице контроль качества и брака с помощью компьютерного зрения, а о бюджете в статье сколько стоит внедрение компьютерного зрения. Если хотите проверить на своих изделиях, опишите задачу и пришлите несколько фото брака.