Автоматизация конвейерных процессов

Контроль и оптимизация конвейерных процессов и производственной линии, снижение зависимости от человека и ручного труда

Подсчет и классификация

Подсчет и классификация объектов на конвейере или производственной линии

Аномалии и инородные включения

Выявление аномалий и инородных тел на конвейере

Контроль качества

Детекция дефектов, брака продукции, качества печати, маркировки и порезов ленты

Анализ геометрических характеристик

Анализ геометрических характеристик (форма, габариты), цвета, распределения по размерам и фракциям (анализ гранулометрического состава)

Обзор системы

Система автоматизации конвейерных процессов, построенная на базе технологий компьютерного зрения, позволяет решать целый класс задач используя только IP-камеры. В некоторых сложных случаях используется дополнительное оборудование, типа профилометров/лидаров, лазерных дальномеров и т.п. Кроме классического подсчета различных объектов на конвейере, система позволяет автоматически классифицировать тип объекта, выделять посторонние предметы, дефекты и аномалии, а также геометрические характеристики объектов на конвейере. Модуль анализа гранулометрического состава позволяет в режиме реального времени определять распределение рудной породы на конвейере по размерам и фракциям, выделять инородные тела и примеси.

Решение позволяет автоматизировать ручной труд, снижать зависимость от человека, исключать брак и дефекты продукции, порезы конвейерной ленты, а также предотвращать сбой или остановку конвейера из-за поломок.

И хотя современные технологии искусственного интеллекта превосходно решают задачи поиска и распознавания объектов, детекции и сегментации, «интеллектуальный» модуль — это лишь одна составляющая. Ключевую роль при внедрении системы играет правильный выбор оборудования, мест установки камер, освещения, защиты. Интеграция системы с конвейером любого типа подразумевает использование специальных промышленных протоколов (например, Modbus), низкоуровневое программирование контроллеров. Поэтому полноценное внедрение подобных систем могут обеспечить лишь единицы — компании, обладающие всем спектром необходимой экспертизы. Основные возможности:

Как правило, такие системы интегрируются напрямую с модулями управления конвейера, используя промышленные протоколы, типа Modbus (промышленный протокол для M2M-взаимодействия), который является стандартом и поддерживается почти всеми производителями промышленного оборудования.

Результаты внедрения системы:

  • Оптимизация работы и контроль качества добываемых ископаемых;
  • Предотвращение поломок, завалов и остановки конвейера;
  • Обеспечение роста качества операционного управления;
  • Исключение влияния человеческого фактора;
  • Предотвращение ускоренного износа основных производственных фондов;
  • Снижение расходов на лабораторные исследования фракций;
  • Минимизация эксплуатационных расходов производства.

Ключевыми компонентами программного обеспечения являются детектор — модель, обученная распознавать любые типы объектов (продукцию на конвейере, дефекты, аномалии и т.д.) и трекер — модель, отслеживающая движение объектов. В зависимости от детектора система позволяет распознавать брак и дефекты, любую продукцию на конвейере, различные примеси. Система позволяет добавлять любой новый объект с помощью дообучения детектора и добавления в систему.

Объекты и зоны анализа, а также задача (подсчет через заданную линию или область, трекинг объекта и анализ времени нахождения) легко задаются пользователем в интерфейсе системы. При благоприятных условиях точность системы приближается к 99,9%.

Основные компоненты системы:

  • IP-камеры (освещение, защита, дополнительные детекторы);
  • Вычислительный сервер (возможность использования одноплатных компьютеров типа Orange Pi, Raspberry Pi);
  • Программное обеспечение;
  • База данных для хранения статистики и отчетности;
  • Модуль интеграции с конвейером.

Общая схема системы

Подсчет и классификация (черный, белый хлеб, краюшки) хлебобулочных изделий


Подсчет птенцов

Анализ гранулометрического состава

Пример установки камер

Кастомизированное устройство для сбора данных

Подсчет белого хлеба

Подсчет краюшек

Подсчет чипсов

Подсчет людей

Анализ геометрических характеристик объектов на конвейере

Особую популярность среди горно-металлургических и добывающих компаний завоевала система анализа гранулометрического состава вещества. Она позволяет в режиме реального времени определять распределение рудной породы на конвейере по размерам и фракциям, выделять инородные тела и примеси, распознавать в потоке руды различные включения, которые могут представлять опасность для протекания технологического процесса. Система позволяет оптимизировать управление дробилкой и, в экстренных случаях останавливать весь конвейер. Отметим основные возможности такой системы:

Интерфейс системы

На странице настроек содержится актуальная информация о подключенных камерах:

Добаавление новых камер

Демонстрация системы анализа гранулометрического состава в реальном времени:

Система в режиме работы

Сегментация объектов

Внедрение системы

Внедрение системы включает:

  • Исследование объекта для внедрения системы
  • Анализ существующего оборудования или выбор нового
  • Настройка (дообучение) системы по конкретный кейс
  • Внедрение, тестирование, промышленная эксплуатация

В зависимости от решаемой задачи, необходимо подобрать оптимальное оборудование, которое позволит получить наилучшие показатели точности, а также заложить ресурсы для дальнейшего масштабирования.

Предпроектное обследование объекта внедрения системы включает выбор наилучшего расположения для установки оборудования, оптимального освещения, оптики, типа и характеристик камеры. Одной из важнейших задач для достижения высокой точности системы является правильный выбор камер, который зависит от множества факторов, в частности расположений камер, освещенности, скорости конвейерной ленты, размеров детектируемых объектов. Для задач определения гранулометрического состава вещества и геометрических характеристик дефектов (размеры, площадь, расположение) используются камеры с технологией глобального затвора (Global Shutter). В режиме глобального затвора все пиксели массива экспонируются одновременно, что позволяет захватывать «стоп-кадр» быстро движущихся или быстро меняющихся событий. Такие камеры дают четкие, высококачественные изображения с большой частотой передачи кадров без нарушения геометрии и искажений. Из-за требований к высокой пропускной способности использование таких камер сопровождается необходимостью использовать гигабитные волоконно-оптические соединения.

Съемка движущихся и вращающихся объектов (Global Shutter слева, без справа)

Для более простых задач, например подсчета объектов, перемещающихся с невысокой скоростью, вполне подойдут и обычные IP-камеры.

После выбора и установки оборудования начинается этап сбора дополнительных данных для дообучения моделей в реальных условиях эксплуатации. Этот процесс позволяет добиться максимальной точности и качества внедряемой системы. Нередко мы собираем специальные компактные устройства для сбора данных, пока полноценный монтаж всего оборудования еще не осуществлен.

Полноценное внедрение система анализа конвейерных процессов и производственных линий занимает от 1 месяца до полугода и более, в зависимости от условий и сложности задачи.

Схема установки

Функциональные возможности

Гибкие возможности по использованию и масштабируемости системы

Управление конвейером

Система позволяет интегрироваться и управлять конвейером

Расширяемость и масштабируемость

Система позволяет включать новые типы объектов, дефектов и событий

Поддержка различного оборудования

Поддержка различных типов камер и устройств

Другие решения для автоматизации

Автоматизация производственных и промышленных предприятий

Контроль производственных процессов, снижение рисков и чрезвычайных ситуаций, повышение эффективности и качества

Контроль брака и сборочной линии

Мониторинг соответствия продукции установленным стандартам и правильности сборки

Система охраны труда, промышленной безопасности и контроля нарушений

Автоматический мониторинг, контроль и анализ поведения людей и событий, контроль использования средств индивидуальной защиты

Анализ эффективности труда

Контроль персонала, анализа эффективности труда и контроля рабочих процессов