Специализированная видеоаналитика ISS обеспечивает контроль технологических процессов на крупном промышленном предприятии.
Компания ISS – Интеллектуальные Системы Безопасности разработала специализированное решение, позволяющее обеспечить непрерывность производственного цикла и повысить общую экономическую эффективность производства.
- Заказчик
ЗАО «КНАУФ ПЕТРОБОРД» - Поставщик решения и интегратор
ISS – Интеллектуальные Системы Безопасности - Цель проекта
Разработка и внедрение видеоаналитической системы для автоматизации контроля качества обработки рулонного картона, используемого для производства гипсокартонных плит. Использование данной системы позволяет технологическому персоналу принимать оперативные меры по устранению неисправностей оборудования, ведущих как к увеличению количества брака, так и к возможной внештатной остановке всей производственной линии.
Описание и состав решения
Функционал разработанного ISS решения позволяет:
- отслеживать и фиксировать наличие дефектов листового картона (пятен) в автоматическом режиме;
- группировать обнаруженные дефекты в зависимости от их размера и подсчитывать количество дефектов в каждой группе;
- формировать базу данных дефектов с фиксацией координат каждого пятна на полотне картона, времени его обнаружения, номеру партии и порядковому номеру рулона в ней, а также с сохранением соответствующего видеокадра (изображения пятна);
осуществлять поиск результатов работы аналитической системы по базе данных; - обеспечивать надежное хранение записей базы данных с видеокадрами в течение 6 месяцев.
Программная основа решения – профессиональная платформа видеоменеджмента SecurOS Enterprise, на базе которой функционирует видеоаналитический модуль. Самообучаемый алгоритм модуля при установке на производственную линию каждого последующего рулона картона прежде всего определяет область однородной заливки в зоне контроля, интерпретируемую как фон. Это позволяет использовать видеоаналитику для анализа цветных картонов с разной интенсивностью окраски. Оттенок цвета (эталонный фон) применяется для сравнения с остальными участками исследуемой поверхности картона. Наличие контрастных областей позволяет детектировать наличие пятна (дефекта).
На следующем этапе анализа программа определяет размер каждого из обнаруженных пятен и, в зависимости от величины, распределяет их по группам.
Средствами видеоаналитики мы успешно решили одну из важных задач контроля качества выпускаемой продукции. Если раньше приходилось отбраковывать картон вручную, зачастую уже на этапе производства гипсокартонных плит, то теперь мы своевременно исправляем ситуацию, корректируя подачу раствора клеевой эмульсии. Для Кнауф это серьезное преимущество, позволяющее минимизировать количество брака, тем самым повысить эффективность всего производственного процесса
Все данные о найденных дефектах сохраняются в базе данных. Каждая запись базы содержит изображение (кадр) с распознанным пятном. Для удобства просмотра пятна выделяются прямоугольной цветной рамкой.
Интерфейс оператора, получающего данные о результатах работы видеоаналитического модуля, позволяет выполнять следующие операции:
- следить за процессом обнаружения пятен на поверхности картонного полотна;
- осуществлять поиск рулона по его номеру в Протоколе анализа;
- осуществлять переход на соответствующий кадр видеоархива для любого найденного пятна из Протокола анализа;
- контролировать правильность обнаружения и классификации пятен по размеру по кадрам видеоархива.
В процессе работы модуля рулоны нумеруются автоматически: значение номера увеличивается на единицу при срабатывании контроллера (что соответствует смене рулона). Таким образом оператору не требуется каждый раз вручную останавливать и запускать систему.
Человеческий глаз не в состоянии отследить и задокументировать информацию обо всех имеющихся пятнах размером в несколько миллиметров диаметром. Особенно, если эти пятна находятся на картонном полотне шириной более 4 метров, а само полотно движется со скоростью 400 метров в минуту. Таких пятен могут быть десятки и сотни. Для человека это в принципе непосильная задача. Теперь, благодаря внедрению системы контроля качества картона, эти функции выполняет автоматика, а оператор анализирует уже занесенные в базу и сгруппированные данные
Обрыв картонного полотна или остановка оборудования для проведения технического обслуживания детектируется видеоаналитическим модулем как изменение сцены в зоне видеоконтроля. При таком изменении изображения (более 25% от площади кадра) «механизм защиты» останавливает работу модуля.
Состав аппаратной части комплекса
Профессиональная линейная видеокамера Basler GigE raL8192-12gm
Камера машинного зрения с повышенной светочувствительностью предназначена специально для промышленного использования, где высокая разрешающая способность устройства играет ключевую роль. Она способна получать видео высокого качества, обеспечивая оптимальную частоту кадров для выполнения задач контроля технологических процессов. На заводе КНАУФ камера обеспечивает высококачественную видеосъемку при скорости движения картонного полотна 400 м/мин. (24 км/час).
Камеру Basler raL8192-12gm (CMOS-матрица Awaiba DR-8k-3.5, частота сканирования — 12 кГц при разрешении 8k) отличает высокая частота строчной развертки, необходимая в условиях высокой скорости перемещения объектов контроля (пятен). Одна из основных сфер ее применения – фиксация большого количества объектов, перемещающихся по конвейерной ленте.
Светильники направленного света
Светильники позволили избавиться от светотеней, тем самым создать оптимальные условия для точного распознавания пятен на однотонном фоне картона. Организация дополнительного освещения зоны контроля позволила системе максимально корректно распознавать ложные сигналы о наличии дефектов и безошибочно отличать мнимые дефекты от настоящих.
Видеосервер SecurOS IVS NVR
Обеспечивает функционирование видеоаналитического модуля в целом, а также выполняет роль хранилища базы данных.
Результаты проекта
Результатом выполненных работ стала полноценная система контроля качества картона, успешно применяемая в настоящее время на заводе Knauf. Разработанный модуль видеоаналитики в непрерывном автоматическом режиме детектирует, систематизирует и накапливает данные о дефектах. Оператор системы имеет возможность использовать полученные данные в соответствии с установленными производственными регламентами, без необходимости контролировать технологический процесс.
… Сам процесс внедрения протекал слажено, работы велись без задержек. Сейчас, в процессе эксплуатации, мы продолжаем получать любую необходимую помощь по поддержке системы. …Интересно, что первый опыт пользования новой системой позволил определить ряд необходимых дополнений в ее функционал. Несмотря на то, что мы сами не могли учесть эти моменты на этапе составления тех.требований, специалисты ISS в кратчайшие сроки смогли реализовать все доработки
… Важно отметить, что производственные процессы нельзя было прерывать и мы смогли провести все работы на этапе внедрения без остановки оборудования. И несмотря на сжатые сроки, специалисты ISS решили все поставленные задачи, полностью удовлетворив требованиям ЗАО «КНАУФ ПЕТРОБОРД» к новой системе контроля технологических процессов
Выполненные работы
Силами сотрудников компании ISS был выполнен полный комплекс работ от предпроектных обследований объекта и разработки видеоаналитического модуля до сдачи готового решения в промышленную эксплуатацию.
Перспективы развития
Модуль видеоаналитики будет развиваться, и дальнейшем его функционал позволит детектировать наличие трещин или заломов на картонном полотне, определять отклонения фактической ширины рулона от стандартизованных значений, контролировать равномерность нанесения красящего состава. Также в планы концерна Knauf входит оснащение данной системой других линий.