Automatizace optické kontroly přířezů (WoodenBlocks Opti control system)

Profil klienta

Náš klient, česká společnost specializující se na výrobu a prodej skládacích metrů a dalších měřicích nástrojů, nabízí produkty zahrnující dřevěné skládací metry, barevné skládací metry a dřevěná pravítka. Tyto produkty jsou dostupné v různých rozměrech a vyrobeny z kvalitních materiálů jako habr, bříza a buk. Produkty této firmy jsou známé svou vysokou kvalitou a odolností, což potvrzují různé certifikáty, které společnost získala.

Zadání projektu

Poptávka byla motivována potřebou plně automatizovat výrobu dřevěných skládacích metrů. Za tímto účelem klient pořídil celou novou výrobní linku. Pro dosažení úplné automatizace bylo nezbytné nahradit lidské pracovníky v procesu kontroly kvality vstupního materiálu – konkrétně dřevěných přířezů. Pro zajištění kvality materiálu bylo potřeba provádět kontrolu ze všech stran, a to jak z hlediska rozměrů a požadovaného tvaru, tak i přítomnosti nežádoucích defektů dřeva.

Pro zvýšení výtěžnosti materiálu klient požadoval, aby byla každá detekovaná vada zaznamenána včetně její polohy. Tyto informace se následně předávají výrobní lince, která je využije k optimalizaci výtěžnosti materiálu a jeho následnému třídění.

Navrhované řešení

Tým KINALI se po úvodní analýze rozhodl řešit úkol instalací dvou kamerových buněk, jež jsou na výrobní lince rozděleny mechanismem pro otáčení přířezů. Každá buňka tak snímá přířez z opačné strany a nezávisle na sobě vyhodnocuje kvalitu a rozměrovou správnost dřeva.

Kvalitu dřeva vyhodnocujeme pomocí natrénovaného AI modelu, který je schopen klasifikovat přířezy do předem stanovených kategorií. Pro lepší tvarové rozpoznávání je systém vybaven laserem, jenž je dále vyhodnocován detekčním algoritmem.

Softwarové vybavení kontrolního zařízení zahrnuje přímou komunikaci s nadřazeným systémem kontroly výroby, který je neustále aktualizován na základě výsledků inspekce. Inspekční systém zvládne pracovat rychlostí až 90 přířezů za minutu, což odpovídá rychlosti pásu cca. 0,5 m/s.

Naše řešení je unikátní schopností dodat kompletní uzel kamerové kontroly na klíč. Služby KINALI v tomto případě zahrnují analýzu problému, návrh řešení, stavbu buňky kamerové kontroly včetně integrace na stávající výrobní linku.

Softwarová část projektu zahrnuje vývoj vlastních inspekčních algoritmů (v případě potřeby – nespoléháme se na pouhou integraci existujících chytrých kamer). A to včetně dodávky uživatelského rozhraní vyhovujícího pracovním postupům klienta a softwarového napojení na ostatní relevantní výrobní zařízení zákazníka (v duchu průmyslu 4.0).

Provedení

Zařízení je koncipováno jako automatizované pracoviště pro kontrolu a měření dřevěných přířezů a je součástí výrobní linky. Skládá se ze dvou stanic pro optickou kontrolu umístěných nad dopravníkem a rozvaděče s průmyslovým počítačem.

Vstupem do zařízení jsou dřevěné přířezy o šířkách 85 mm, 65 mm a 55 mm z pily umístěné v blízkosti kontrolních stanic. Přísun těchto polotovarů výroby je automatizovaný pomocí průmyslového dopravníku.

Principiálně zařízení funguje tak, že po spuštění výrobní linky čeká na vstupní materiál (přířezy). Jakmile přijde první přířez z předchozí části linky (pily), vstoupí do první kontrolní stanice, kde jsou pořízeny kontrolní snímky. Ty jsou okamžitě zaslány do neuronové sítě, která vyhodnotí vady na daném kusu. Výsledek vyhodnocení je poté zaslán do vyhodnocovacího systému, zobrazen v grafickém uživatelském prostředí (GUI) a případně uložen do paměti.

Po dokončení kontroly v první stanici přířez pokračuje na dopravníku. Cestou do druhé kontrolní stanice je otočen vrchní stranou dolů a podroben stejné kontrole jako v první stanici. Výsledek je rovněž zobrazen v grafickém uživatelském prostředí (GUI).

V dalším kroku se výsledky z obou kontrolních stanic sumarizují a zobrazí v příslušné části kontrolního softwaru jako finální vyhodnocení přířezu a jeho přiřazení do konkrétní kvalitativní kategorie.

Po vyhodnocení se přířez přesouvá po dopravníku k pneumatickým vyhazovačům, které materiál třídí podle jeho kvality na vedlejší dopravníkové pásy určené pro danou kategorii.

V rámci zakázky bylo nezbytné analyzovat současný stav kontroly kvality prováděné inspektory zákazníka a na základě této analýzy navrhnout nová pravidla klasifikace. S dodavatelem nové výrobní linky bylo také nutné dohodnout technické parametry jako rychlost a způsob komunikace mezi oběma výrobními uzly. Následovala intenzivní komunikace se zákazníkem ohledně optimalizace kategorizace vad a sběru reprezentativních vzorků jednotlivých kategorií.

Po natrénování prvních AI modelů a postavení testovacího zařízení v našich laboratořích jsme zahájili testovací fázi kompletního řešení. Na ní se významně podílelo naše interní oddělení QA, které zajistilo validaci chování kamerového kontrolního systému ve vztahu k zadaným požadavkům.

Po instalaci nových výrobních linek v prostorách zákazníka se testování přesunulo do klientských výrobních prostor, kde se odladila celková funkčnost a spolehlivost řešení všech zúčastněných stran.

Zapojené pozice KINALI týmu

Project manager
SW developer
AI engineer
Strojní konstruktér
Elektromechanik
QA engineer

Závěrem

Projekt automatizace optické kontroly dřevěných přířezů pro společnost Metrie ukázal, jak efektivní kombinace AI, laserového skenování a kamerových systémů může významně zlepšit kvalitu a efektivitu výrobního procesu. Díky nasazení dvou nezávislých kamerových buněk, které dokážou detekovat a přesně lokalizovat vady na přířezech, se podařilo snížit zmetkovitost a optimalizovat využití materiálu.

Díky tomuto projektu jsme rozšířili schopnost detekce nových vad dřevěného materiálu a nových typů dřevin. Výzvou byla kombinace AI optické kontroly měření v kombinaci s laserovým skenováním tvaru povrchu dřevěných přířezů. Naše AI modely se po doručení projektu opět zpřesnily a zdokonalily svou spolehlivost. Výzvou byla také velmi intenzivní spolupráce s dalším technologickým partnerem, jenž dodával jinou část výrobní linky.