Yolo Vision Shenzhen
Шэньчжэнь
Присоединиться сейчас

Как искусственный интеллект улучшает обнаружение дефектов на производственных линиях

Узнайте, как системы компьютерного зрения позволяют в режиме реального времени обнаруживать дефекты, улучшать контроль качества и сокращать количество производственных ошибок на быстро работающих сборочных линиях.

Масштабируйте свои проекты в области компьютерного зрения с Ultralytics

Связаться с нами

Незначительный дефект или аномалия могут поначалу казаться несущественными, но со временем под давлением они могут усугубиться, что приведет к дорогостоящим ремонтам, отзывам продукции и потере доверия потребителей. Полагаться только на ручной контроль увеличивает этот риск, и это верно для различных отраслей промышленности.

Небольшие трещины, вмятины, незначительные неровности и дефекты поверхности на изделиях могут быть труднозаметны, особенно в условиях быстро меняющейся и высокопроизводительной производственной среды. В то время как ручной контроль хорошо работал, когда производство было более медленным и менее сложным, в настоящее время производственные линии работают в совершенно иных масштабах.

Процессы стали быстрее, более автоматизированными и требовательными, чем когда-либо прежде. Традиционные методы контроля качества просто не справляются с этой задачей.

Для решения этих задач производители внедряют системы компьютерного зрения. Компьютерное зрение — это отрасль искусственного интеллекта (ИИ), которая позволяет машинам анализировать и интерпретировать визуальные данные. Эти системы могут непрерывно контролировать продукцию на линии и автоматически выявлять нестандартные узоры или дефекты.

Например, модели компьютерного зрения, такие как Ultralytics , поддерживают различные задачи визуального распознавания в реальном времени, такие как обнаружение объектов, сегментация экземпляров и классификация изображений. Специально для обнаружения дефектов эти модели могут сканировать поверхности продуктов по мере их продвижения по производственной линии, выявлять нестандартные узоры, detect трещины или вмятины и отмечать дефекты в режиме реального времени.

Рис. 1. Примеры обнаружения дефектов металлической поверхности (Источник)

В этой статье мы рассмотрим использование компьютерного зрения для обнаружения дефектов и посмотрим, как оно помогает производителям поддерживать качество продукции на интеллектуальных производственных линиях. Приступим!

Необходимость обнаружения дефектов в автоматизации производства

Ниже приведены некоторые из основных факторов, которые делают обнаружение на основе искусственного интеллекта столь важным в средах интеллектуального производства

  • Суровые производственные условия: производственные предприятия часто работают в условиях, характеризующихся наличием пыли, высокой температуры, вибрации и переменного освещения. Надежное обнаружение дефектов должно осуществляться стабильно, несмотря на эти факторы окружающей среды.
  • Зависимость от рабочей силы: традиционный контроль зависит от операторов-людей. По мере роста объемов производства становится все труднее поддерживать постоянную точность в течение смен и долгих рабочих часов.
  • Операционные проблемы: Сборочные линии работают на высокой скорости. Системы контроля должны работать в том же темпе и оценивать каждый продукт, не прерывая рабочий процесс.
  • Стоимость дефектов: чем раньше обнаружен дефект, тем ниже стоимость его исправления. Позднее обнаружение, особенно после отгрузки, может привести к переделке, отходам и отзыву продукции.
  • Требования к согласованности и отслеживаемости: многие компании уделяют особое внимание поддержанию своих стандартов качества. Автоматизированные системы регистрируют данные проверок, что упрощает track , обеспечивает прозрачность и поддерживает подотчетность.

Что такое обнаружение дефектов на основе визуального анализа?

Обнаружение дефектов с помощью систем технического зрения основано на использовании камер и систем компьютерного зрения для выявления дефектов продукции в процессе производства. Эти системы сканируют товары по мере их продвижения по производственной линии и проверяют их соответствие стандартам качества. 

Многие компании уже используют эту технологию на своих производственных предприятиях. Фактически, к 2035 году мировой рынок искусственного интеллекта для обнаружения производственных дефектов достигнет 6,07 миллиарда долларов. 

Ключевым фактором этого роста является способность моделей компьютерного зрения detect редкие дефекты. Благодаря обучению на основе помеченных примеров изображений, такие модели, как YOLO26, могут научиться распознавать широкий спектр проблем.

Различные типы дефектов

В реальных производственных условиях дефекты могут проявляться в различных формах. Ниже приведены некоторые распространенные проблемы, которые можно выявить с помощью технологий компьютерного зрения и обработки изображений:

  • Дефекты поверхности: к ним относятся царапины, вмятины, трещины, изменение цвета и другие дефекты поверхности.
  • Дефекты размеров: эти дефекты возникают, когда продукт имеет неправильный размер, неправильно выровнен или имеет проблемы с формой.
  • Дефекты сборки: когда детали отсутствуют, неправильно размещены или не совмещены на сборочной линии, это приводит к дефектам сборки, которые могут повлиять на рабочие характеристики и общее качество продукта.
  • Производственные дефекты: они возникают в процессе производства из-за ошибок в материалах, оборудовании или контроле процессов. Например, при производстве печатных плат (PCB) или полупроводников такие проблемы, как несоосность слоев, неполные паяные соединения или загрязнение, могут быть результатом отклонений в процессе и приводить к дефектам компонентов.
  • Дефекты печати или маркировки: они возникают, когда текст размыт, печать неровная, информация отсутствует или этикетки неправильно размещены на продукте или упаковке.

Как работает обнаружение дефектов с помощью технологии распознавания изображений

Далее давайте подробнее рассмотрим, как работает система обнаружения дефектов с использованием камер и моделей искусственного интеллекта для обработки изображений. 

В типичной конфигурации камеры располагаются вдоль сборочной линии, чтобы фиксировать четкие визуальные данные по мере прохождения продуктов через различные этапы производства. Эти изображения высокого разрешения собираются и систематизируются в наборы данных для модели компьютерного зрения.

Изображения служат в качестве обучающих данных. Модель компьютерного зрения можно обучить на примерах как хороших, так и бракованных продуктов, чтобы она научилась точно различать их. 

Например, при проверке крышек бутылок они могут различаться по размеру, цвету и форме. Система технического зрения может использоваться для выявления дефектов поверхности, несоосности или структурных недостатков по мере их продвижения по производственной линии. При обнаружении проблемы она немедленно помечается.

Рис. 2. Обнаружение различных дефектов в крышках бутылок разных размеров и цветов (Источник)

В зависимости от настроек, системы контроля на базе искусственного интеллекта могут работать непосредственно на сборочных линиях и способствовать быстрому принятию решений. В реальных производственных условиях такая автоматизированная система повышает стабильность, усиливает контроль качества и делает обнаружение дефектов в больших масштабах более надежным.

Основные задачи компьютерного зрения, используемые для обнаружения дефектов 

Как правило, системы обнаружения дефектов на основе искусственного интеллекта полагаются на набор задач компьютерного зрения. Каждая из этих задач играет важную роль в процессе проверки качества. 

Современные модели искусственного интеллекта для обработки изображений, такие как YOLO26, поддерживают эти задачи, делая их надежными для реальных производственных сред. Вот некоторые из этих задач:

  • Классификация изображений: Классификация — это простейшая задача компьютерного зрения. Она анализирует изображение и классифицирует его по категориям, таким как «дефект» или «без дефекта». 
  • Обнаружение объектов: позволяет моделям идентифицировать и локализовать дефекты на изображении. Может обводить граничные рамки вокруг таких проблем, как трещины, вмятины, пятна или отсутствующие детали, что делает процесс проверки более точным и легким для интерпретации.
  • Отслеживание объектов: эта задача используется для track или обнаруженного дефекта по кадрам. Она помогает поддерживать непрерывность проверки и предотвращает многократный подсчет дефектов.
  • Сегментация экземпляров: сегментация изображения определяет точную форму и площадь дефекта на уровне пикселей. Такой уровень детализации полезен при измерении размера, распространения или серьезности дефекта.
  • Обнаружение ориентированной ограничительной рамки (OBB): Обнаружение OBB используется для рисования повернутых рамок, выровненных по направлению дефекта. Это повышает точность, особенно при работе с узкими или наклонными дефектами. 
Рис. 3. Использование различных задач компьютерного зрения для обнаружения дефектов литья (Источник)

Применение машинного зрения для улучшения производственного процесса

Машинное зрение предполагает использование камер, датчиков и программного обеспечения для обработки изображений с целью автоматического контроля, анализа и управления производственными процессами в режиме реального времени. Оно широко используется в таких отраслях, как автомобилестроение, электроника, фармацевтика, производство продуктов питания и напитков, а также потребительских товаров.

Далее рассмотрим несколько реальных примеров, демонстрирующих, как машинное зрение может повысить качество, эффективность и стабильность всего производственного процесса.

Визуальный контроль в производстве стали

Когда речь идет о производстве металлических стальных листов, дефекты часто бывают незаметными. Например, лист может казаться гладким на первый взгляд, но при этом скрывать мелкие царапины или дефекты поверхности, возникшие в процессе прокатки или термообработки. С учетом того, что каждый час по производственной линии проходит тысячи листов, полагаться на ручной контроль становится все более сложной задачей.

Для повышения точности производители внедряют системы компьютерного зрения непосредственно на производственных линиях. Эти системы анализируют текстуру поверхности, выравнивание и структурные узоры в режиме реального времени. При обнаружении каких-либо неровностей они немедленно помечаются для принятия дальнейших мер. 

Рис. 4. Дефекты на стальных листах (Источник)

Более эффективный контроль качества упаковки продуктов питания с помощью компьютерного зрения

Производители продуктов питания уделяют пристальное внимание тому, что находится внутри каждой упаковки. Однако по-прежнему могут происходить ошибки при упаковке, такие как отсутствие пакетиков, неправильное количество или плохая герметичность. 

Эти проблемы могут показаться незначительными, но они считаются дефектами продукции и часто приводят к жалобам со стороны клиентов. Чтобы снизить риск, производители используют системы компьютерного зрения для контроля качества на производственной линии. 

Эти системы контролируют количество, расположение и видимость товаров по мере их продвижения по производственной линии. Каждая упаковка тщательно оценивается с помощью моделей компьютерного зрения, и все, что находится не на месте, сразу же помечается.

Проверяя каждую единицу в режиме реального времени, эти системы контроля помогают удалять бракованные продукты до того, как они покинут предприятие. Это повышает стабильность, усиливает контроль качества и способствует обнаружению дефектов в больших масштабах без прерывания производственного процесса.

Оптимизация обнаружения дефектов в процессе производства древесины

Дерево является натуральным материалом, и каждая деревянная доска имеет уникальные характеристики. Например, сучки, трещины, неровная текстура и расколы на поверхности являются обычным явлением. 

Некоторые из них носят косметический характер, другие снижают прочность конструкции и уменьшают стоимость продукта. На быстро работающих производственных линиях ручная проверка каждой деревянной доски может привести к нестабильному контролю качества.

Для улучшения этого процесса на предприятиях используются системы компьютерного зрения для автоматического обнаружения дефектов. По мере прохождения досок по производственной линии снимаются подробные изображения поверхности деревянной доски. Затем модель компьютерного зрения может анализировать изменения текстуры и рисунок волокон в режиме реального времени, выявляя потенциальные дефекты продукта.

Рис. 5. Дефекты древесины, такие как здоровые сучки, нездоровые сучки, трещины и отверстия от жуков (Источник)

Основные выводы 

Vision AI помогает производителям улучшить контроль качества с помощью мониторинга в режиме реального времени на всей производственной линии. По мере прохождения изделий через каждый этап производственного процесса модели компьютерного зрения анализируют изображения и с высокой точностью сразу же выявляют несоответствия. 

Такая непрерывная проверка обеспечивает соблюдение единых стандартов и способствует поставке высококачественной продукции. Благодаря работе в режиме реального времени и беспрепятственной интеграции в существующие производственные процессы системы машинного зрения делают контроль качества более эффективным, точным и масштабируемым.

Хотите внедрить искусственный интеллект в свою деятельность? Присоединяйтесь к нашему растущему сообществу и изучите наш репозиторий GitHub, чтобы узнать больше. Узнайте больше о таких приложениях, как искусственный интеллект в производстве и компьютерное зрение в здравоохранении. Чтобы начать работу с компьютерным зрением, ознакомьтесь с нашими вариантами лицензирования

Давайте строить будущее
ИИ вместе!

Начните свой путь в будущее машинного обучения

Начать бесплатно