Здесь мы опишем созданную нами систему кругового обзора на 360º с использованием искусственного интеллекта, которая применяется для контроля качества электрических кабелей.
Продукт представляет собой систему машинного зрения с четырьмя камерами для контроля кабелей в режиме реального времени, позволяющая с высокой точностью, используя искусственный интеллект, обнаруживать геометрические, поверхностные и проводниковые дефекты на высокоскоростных производственных линиях.
История успеха
В кабельной промышленности точность и стабильность имеют решающее значение для электрических характеристик и безопасности. Даже незначительные отклонения в геометрии или целостности поверхности могут привести к дефектам, механическим напряжениям или потере проводимости.
Для решения этих проблем крупный производитель кабелей в партнерстве внедрил нашу систему компьютерного зрения с обзором на 360º, работающую на основе глубокого обучения.
Заказчику требовалась полностью автоматизированная система, способная проверять кабели в режиме реального времени по мере их выхода из экструзионной линии.
Ручная проверка была ограничена, субъективна и не масштабируема для непрерывного производства. Цель заключалась в обнаружении и классификации всех критических типов дефектов на поверхности кабеля и проводника с абсолютной точностью.
К числу дефектов, подлежащих обнаружению, относились:
Геометрические или размерные дефекты
- Сужение (углубление): уменьшение наружного диаметра вследствие натяжения или перегрева.
- Выпячивание (расширение): избыток изоляционного материала или неровности экструзии.
- Овализация: некруглое поперечное сечение, вызванное деформацией или смещением штампа.
- Несоосность проводника и изоляции: металлический сердечник не расположен по центру изоляции.
Дефекты поверхности
- Отдельные волокна (стеклер): свободные нити, выступающие за пределы изоляции.
- Трещины или разрывы: повреждения изоляции, вызванные некачественной экструзией или загрязнением материала.
- Морщины или складки: неправильный расплав или неравномерная скорость экструзии.
- Пузырьки или полости: воздушные включения, видимые как полупрозрачные или выпуклые участки.
- Ожоги или изменение цвета: Избыточная температура во время экструзии или волочения проволоки.
Дефекты проводника
- Частичные обрывы жил: обрыв или неполное повреждение нитей внутри проводника.
- Загрязнение или коррозия: наличие окисления, масла или металлических остатков.
Дефекты изоляции или покрытия
- Недостаточное сцепление: изоляция недостаточно прочно приклеена к проводнику.
- Вкрапления частиц: пыль, металл или посторонние вещества, внедренные в пластик.
- Порезы или царапины на изоляции: механические повреждения, возникшие в результате обработки инструментом или при транспортировке.
Описание решения
Система объединяет четыре высокоскоростные камеры, расположенные на расстоянии 90° друг от друга, для получения полного 360-градусного обзора поверхности кабеля по мере его движения вдоль линии.
Используя глубокое обучение и слияние изображений, система анализирует каждый кадр в реальном времени для выявления любых геометрических или поверхностных аномалий.
1. Реконструкция геометрии с использованием нескольких камер
Трехмерный профиль кабеля восстанавливается из четырех синхронизированных видеопотоков с камер.
Это позволяет обнаруживать отклонения размеров до ±0,05 мм, включая овальную деформацию и смещение.
2. Классификация поверхностей с использованием искусственного интеллекта
Сверточная нейронная сеть (CNN) обнаруживает дефекты поверхности и изоляции, классифицируя каждый из них по заранее определенным категориям, таким как трещины, пузырьки, следы ожога или включения .
3. Принятие решений и сортировка в режиме реального времени
Дефектные участки автоматически помечаются для отбраковки или вторичной проверки.
Система предоставляет операторам обратную связь в режиме реального времени через панели управления HMI, включая изображения дефектов и отслеживание их местоположения.
4. Адаптивное обучение и отслеживаемость
Модель искусственного интеллекта продолжает обучаться на основе новых моделей дефектов, повышая точность классификации с течением времени.
Все данные и изображения, полученные в ходе контроля, хранятся для обеспечения прослеживаемости и статистического контроля процессов (SPC).
Результаты применения
После внедрения новых технологий производитель добился существенного улучшения качества и эффективности производства:
- Точность обнаружения всех типов дефектов составляет 99,6%.
- 100% покрытие поверхности с осмотром на 360º
- Сокращение брака и переделок на 30%.
- Более высокая скорость производства без узких мест в процессе контроля качества.
- Возврат инвестиций был достигнут за 9 месяцев за счет повышения доходности и снижения уровня убытков.
Теперь система работает непрерывно, проверяя тысячи метров кабеля в час с точностью, обеспечиваемой искусственным интеллектом, и без простоев .
Ключевые результаты
- Обнаружение геометрических, поверхностных и проводниковых дефектов в режиме реального времени.
- Круговой осмотр на 360º с помощью четырех синхронизированных камер.
- Автоматизированная классификация и отбраковка дефектов.
- Интеграция систем регистрации данных и статистического контроля процессов для непрерывного совершенствования.
- Повышена надежность продукции и обеспечено соответствие международным стандартам.
Значение для отрасли
Этот проект демонстрирует потенциал систем машинного зрения на основе искусственного интеллекта в производстве.
Благодаря сочетанию многокамерной съемки, глубокого обучения и аналитики в реальном времени, система позволяет производителям кабельной продукции достичь контроля качества без дефектов, обеспечивая более безопасную, надежную и соответствующую мировым стандартам продукцию.