Контроль качества упаковки на конвейере

Бизнес-эффекты

автоматизация процесса контроля качества;
сокращение количества бракованной продукции;
сокращение количества ложной отбраковки;
сокращение времени простоя оборудования;
сокращение затрат на обратную логистику;
сокращение количества продукции, испорченной в процессе доставки.

Стек-технологий

Система компьютерного зрения реализована преимущественно на Python; отдельные высокопроизводительные компоненты разработаны на C++.
Для прототипирования, обучения моделей и проведения экспериментальных исследований используется PyTorch. В промышленной эксплуатации для ускорения инференса применяются ONNX Runtime и TensorRT. Для управления версиями данных, моделей и результатов экспериментов используются DVC и ClearML.
Взаимодействие между сервисами построено на базе ZeroMQ, в качестве основной базы данных используется MongoDB. Архитектура системы обеспечивает обработку сигналов от PLC-контроллера, получение и анализ изображений с камер, а также принятие решения об отбраковке продукции в течение нескольких десятков миллисекунд.
Бэкенд для управления системой и интеграции внешних интерфейсов реализован на FastAPI.

Применение

пищевые производства
производство косметики и бытовой химии
фармацевтика
упаковочные линии
производство упаковки

В компании проект известен под кодовым названием “Пауч 4.0”, поскольку в фокусе внимания разработчиков – пауч – гибкая герметичная упаковка, которая заполняется влажным кормом. Упаковка кормов происходит автоматически, на конвейере, работающем с высокой скоростью. В процессе могут возникать сбои различного характера: некорректное заполнение пауча (продукция проливается мимо упаковки), некачественное запаивание шва, которое ведет к разгерметизации, и некорректная печать дата-кода, становящаяся причиной ложной отбраковки качественной продукции.

Чтобы избежать появления брака и порчи продукции, необходимо контролировать все процессы в режиме реального времени. Поскольку завод по производству кормов активно работает с “Мотивом” (это третий совместный проект), то вопрос, к кому обратиться для решения задачи не возник.

Решение

Для автоматизации контроля качества упаковки на конвейерах были установлены камеры высокого разрешения, которые передавали изображения движущихся пакетов с кормом в систему.

Анализ качества упаковки с помощью искусственного интеллекта — Дефектоскопия упаковки. Пауч с налипанием корма на верхнем шве (результат работы модели)

Далее с помощью алгоритмов искусственного интеллекта паучи анализировались, а отклонения от нормы классифицировались (складки, налипания корма, отсутствие пропечатки узора в случае с запаиванием шва и недостаточная площадь раскрытия пауча в случае с его заполнением кормом). Если дефект был обнаружен, система подавала сигнал на отбраковку и уведомление в интерфейс оператора.

Компьютерное зрение для упаковки. Искусственный интеллект в пищевом производстве — Оценка качества раскрытия упаковки. Анализ с помощью системы компьютерного зрения

Результаты работы

В результате внедрения системы, состоящей из программно-аппаратного обеспечения, удалось значительно сократить количество бракованной продукции ( с недостаточным наполнением пауча, некачественно запаянным швом и дефектами дата-кода). Кроме того в процессе работы были определены причины появления брака, сокращено время на отладку производственного оборудования и ликвидацию причины появления брака.