Система визуального контроля на основе ИИ

1. Предисловие

1.1 Цель документа

Настоящий документ представляет собой руководство по эксплуатации системы интеллектуального визуального контроля качества на основе ИИ (далее — «Система») и предназначен для подробного описания всех функциональных модулей Системы, регламента эксплуатации, механизмов хранения данных, настройки параметров, особенностей применения и способов устранения неисправностей. Руководство призвано помочь операторам, персоналу по эксплуатации и техническому обслуживанию, а также управленческому персоналу быстро освоить рабочие процессы Системы, стандартизировать операции контроля качества, обеспечить стабильную работу оборудования и безопасное хранение данных контроля качества, а также служить комплексным руководством для интеллектуального контроля качества, прослеживаемости качества и оптимизации производства на предприятии.

1.2 Обзор системы

Система представляет собой интеллектуальную промышленную платформу контроля качества, созданную на основе технологий глубокого обучения, машинного зрения, алгоритмов обработки изображений и передачи данных в реальном времени. Система позволяет заменить ручной труд при выполнении таких задач, как обнаружение дефектов внешнего вида промышленных изделий, проверка точности размеров, контроль соответствия материалов и мониторинг состояния рабочих постов. Система отличается высокой точностью, высоким быстродействием, возможностью дообучения и прослеживаемости и адаптирована для производственных линий в таких отраслях, как электронное производство, обработка метизов, производство пластмассовых изделий, упаковка пищевых продуктов и автомобильные компоненты. Система поддерживает двухрежимное хранение данных, позволяя в соответствии с требованиями предприятия к соблюдению нормативных требований и потребностями в безопасности данных гибко переключаться между режимом локального хранения и режимом облачного хранения у третьей стороны в стране нахождения предприятия, что обеспечивает всестороннюю адаптацию к требованиям локального и облачного развёртывания.

1.3 Область применения

Настоящее руководство предназначено для операторов, персонала по эксплуатации и техническому обслуживанию оборудования, специалистов по управлению качеством и системных администраторов предприятий, использующих, эксплуатирующих и администрирующих Систему. Документ также может использоваться в качестве справочного материала при развёртывании, отладке и модернизации Системы.

2. Общая функциональная архитектура Системы

Система включает семь основных функциональных модулей: модуль сбора изображений, модуль интеллектуального контроля качества на основе ИИ, модуль мониторинга в реальном времени и оповещения, модуль управления хранением данных, модуль статистического анализа данных, модуль управления эксплуатацией и обслуживанием оборудования, а также модуль управления правами доступа и безопасностью Системы. Все модули взаимодействуют между собой, обеспечивая полностью автоматизированный рабочий процесс: от сбора изображений, интеллектуального контроля, вывода результатов, хранения данных и анализа данных до управления оборудованием. При этом модуль хранения данных поддерживает свободное переключение между режимом локального хранения и режимом облачного хранения у третьей стороны в стране нахождения предприятия, что является ключевой отличительной функцией Системы.

3. Описание функций Системы

3.1 Модуль сбора изображений

Сбор изображений является базовым модулем операций контроля качества в Системе. Модуль отвечает за сбор изображений изделий на производственной линии в высоком разрешении в реальном времени, предоставляя исходные данные для алгоритмов ИИ, и поддерживает совместимость с различными устройствами, а также настраиваемую регулировку параметров для различных сценариев.

3.1.1 Сбор изображений с поддержкой различных устройств

Система совместима с различными устройствами промышленного визуального сбора, включая промышленные камеры высокого разрешения, высокоскоростные кадровые камеры, инфракрасные камеры и макрокамеры. Поддерживается сбор изображений с помощью одной камеры в одной точке, а также синхронный сбор с нескольких камер с последующей склейкой изображений. Система адаптируется к потребностям сбора изображений различных объектов контроля — плоских изделий, объёмных изделий сложной формы и мелких прецизионных компонентов — и обеспечивает работу в различных сценариях, включая высокоскоростные конвейерные линии и стационарные посты контроля качества.

3.1.2 Настраиваемая конфигурация параметров сбора

Операторы могут настраивать параметры сбора изображений в серверной части Системы, включая разрешение, частоту кадров, экспозицию, баланс белого, контрастность, фокусное расстояние и режим дополнительной подсветки. Для сценариев с бликами, недостаточной или избыточной освещённостью, а также с высокой вибрацией производственной линии можно заранее задавать специализированные шаблоны параметров сбора и активировать их одним нажатием, что гарантирует чёткость изображений, отсутствие искажений и шумов и обеспечивает точность контроля качества на исходном этапе.

3.1.3 Автоматическая съёмка и сбор по триггеру

Поддерживаются несколько режимов триггера сбора: автоматический запуск по фотоэлектрическому датчику конвейерной линии, непрерывная съёмка по расписанию, ручная съёмка по нажатию кнопки и запуск по считыванию штрихкода. После поступления изделия на пост контроля Система автоматически выполняет сбор изображения без участия оператора, что обеспечивает бесперебойную работу автоматизированной производственной линии и исключает пропуски и ошибки сбора.

3.2 Основной модуль интеллектуального контроля качества на основе ИИ

Данный модуль является ядром Системы. На основе моделей алгоритмов глубокого обучения он выполняет интеллектуальный анализ собранных изображений изделий, точно выявляя различные дефекты и несоответствия, и поддерживает пользовательское обучение моделей, а также их итеративную модернизацию.

3.2.1 Интеллектуальное обнаружение дефектов всех категорий

Система позволяет точно выявлять распространённые и малозаметные дефекты промышленных изделий, охватывая все направления контроля: внешний вид, размеры, сборку, загрязнения и повреждения. Дефекты внешнего вида включают царапины, трещины, отслоение краски, деформацию, вмятины и выпуклости, пузыри и посторонние включения. Дефекты размеров включают отклонения длины, отклонения диаметра отверстий, превышение допусков межосевых расстояний, угловые погрешности и неровность кромок. Дефекты сборки включают отсутствующие детали, неправильную установку, пропуск установки, ослабление крепления и смещение. Прочие дефекты включают загрязнения, износ, нечёткую маркировку, повреждение упаковки и отсутствие идентификационных меток. Точность обнаружения достигает 99,9 %.

3.2.2 Автоматическое измерение размеров высокой точности

Поддерживается бесконтактное прецизионное визуальное измерение: Система автоматически определяет геометрические параметры изделия — длину, ширину, высоту, диаметр отверстий, расстояние между центрами, радиусы дуг и плоскостность, — автоматически сравнивает их с пороговыми значениями стандартных параметров и выносит заключение о соответствии размеров изделия требованиям. Данные измерений формируются в реальном времени с точностью до 0,01 мм, что значительно превосходит точность ручного контроля и делает Систему применимой для контроля качества прецизионных компонентов.

3.2.3 Пользовательское обучение и итерация моделей

Система оснащена встроенной платформой обучения моделей ИИ. Управленческий персонал может загружать образцы изображений для обучения моделей под новые виды продукции и новые типы дефектов. Поддерживается быстрая итерация на малых выборках, пользовательская разметка меток дефектов и гибкая настройка пороговых значений обнаружения. Обученная модель разворачивается одним нажатием без участия специалиста по алгоритмам, что удовлетворяет потребности контроля качества при обновлении продукции и изменении технологических процессов. Кроме того, поддерживается управление версиями моделей: доступны откат и обновление версий в любое время.

3.2.4 Определение результатов контроля качества в реальном времени

После завершения сбора изображений Система выполняет алгоритмический анализ за миллисекунды и автоматически формирует результат контроля, который может находиться в одном из трёх состояний: «Годен», «Брак» и «Требует уточнения». Для изделий, признанных бракованными, Система автоматически отмечает местоположение дефекта, его тип и уровень. Изделия, которые невозможно однозначно оценить из-за размытия изображения или перекрытия, помечаются как «Требует уточнения» с уведомлением о необходимости ручной перепроверки, что позволяет исключить ложное срабатывание и пропуски дефектов.

3.3 Модуль мониторинга в реальном времени и оповещения

Данный модуль обеспечивает визуализированный мониторинг процесса контроля качества, оповещение об отклонениях в реальном времени и интегрированное управление производственной линией, гарантируя упорядоченное проведение операций контроля и своевременную блокировку бракованных изделий.

3.3.1 Визуализированный мониторинг в реальном времени

Главный интерфейс Системы обеспечивает синхронное отображение изображений с нескольких рабочих постов в реальном времени, позволяя в любой момент просматривать изображения контроля на каждой производственной линии, статус контроля изделий и текущий процент годных изделий. Поддерживаются увеличение изображения, создание снимков экрана, видеозапись и полноэкранный просмотр отдельного поста. Управленческий персонал может в любое время осуществлять удалённый или локальный мониторинг всего процесса контроля и оперативно получать информацию о состоянии качества на производственной линии.

3.3.2 Многоуровневые аварийные оповещения

Система поддерживает настраиваемые правила оповещения и реализует многоуровневые предупреждения при превышении допустимого уровня брака, сбоях оборудования, неудачном сборе изображений, аномалиях работы моделей и задержках производственной линии. Способы оповещения включают всплывающие уведомления в интерфейсе, звуковые сигналы оборудования, SMS-сообщения и push-уведомления в серверной части. Пороговые значения оповещений настраиваются; например, при превышении доли брака 5 % за один час автоматически срабатывает предупреждение, своевременно информирующее персонал о необходимости выявления и устранения проблем в производстве.

3.3.3 Интегрированная блокировка на производственной линии

Поддерживается интеграция с транспортным и сортировочным оборудованием производственной линии. При обнаружении бракованного изделия Система автоматически выдаёт команды на остановку конвейера, а сортировочный механизм автоматически удаляет бракованное изделие, предотвращая его попадание на следующую операцию. Таким образом обеспечивается единый автоматизированный цикл «контроль — блокировка». Также поддерживается ручное отключение режима интеграции для сценариев ручной перепроверки.

3.4 Модуль управления хранением данных с двумя режимами (ключевая функция)

Система поддерживает два режима хранения: локальное хранение на предприятии и облачное хранение у третьей стороны в стране нахождения предприятия. Допускается использование одного из режимов или синхронное резервное использование обоих режимов одновременно. Пользователь может свободно настраивать режим в соответствии с требованиями предприятия к соблюдению нормативных требований, потребностями в объёме хранения и сетевыми условиями. Все данные контроля качества, изображения, журналы оборудования и аналитические отчёты сохраняются в полном объёме.

3.4.1 Режим локального хранения на предприятии

Данный режим представляет собой способ хранения при приватном (локальном) развёртывании: все данные Системы хранятся на внутренних серверах предприятия, локальных жёстких дисках, дисковых массивах и других локальных носителях. Данные не передаются во внешние сети и полностью контролируются в пределах внутренней сети предприятия; режим предназначен для предприятий с высокими требованиями к конфиденциальности данных и запретом на их утечку.

Состав хранимых данных: все данные Системы, включая исходные изображения изделий, изображения с разметкой дефектов, данные параметров контроля, записи результатов контроля, журналы работы оборудования, журналы операций, статистические отчёты, файлы моделей и записи предупреждений.

Ключевые особенности: локализация данных, отсутствие рисков передачи во внешние сети, максимально высокий уровень безопасности, независимость от колебаний сети — при обрыве связи Система продолжает штатно функционировать, а данные сохраняются в полном объёме. Поддерживаются регулярное резервное копирование локальных данных, ручное резервное копирование и автоматическое перезаписывание устаревших данных; срок хранения данных настраивается (от 7 дней до 10 лет).

Сценарии применения: производство продукции, подлежащей засекречиванию, производство высокоточных прецизионных компонентов, предприятия с требованиями к локализации данных, производственные площадки с нестабильной сетевой инфраструктурой.

3.4.2 Режим облачного хранения у третьей стороны в стране нахождения предприятия

Данный режим представляет собой облачное хранение, соответствующее нормативным требованиям: Система в зашифрованном виде передаёт данные контроля качества на серверы стороннего облачного провайдера, расположенные в стране нахождения предприятия. Данные полностью хранятся на территории страны нахождения предприятия, строго соблюдаются местные нормативные акты о безопасности данных, что исключает риски трансграничной передачи данных.

Состав хранимых данных: полностью идентичен локальному хранению и включает все данные — изображения, результаты контроля, журналы оборудования, отчётные данные, записи операций и информацию о предупреждениях. Поддерживается выборочное облачное хранение: можно передавать в облако только отчёты о контроле качества и данные о ключевых дефектах, экономя объём облачного хранилища.

Ключевые особенности: высокий уровень соответствия нормативным требованиям — полное соответствие законодательству страны нахождения в области хранения данных и защиты конфиденциальной информации; удалённое резервное копирование данных в облаке, исключающее потерю данных при повреждении локального оборудования; поддержка удалённого доступа к данным и просмотра с различных устройств; автоматическое шифрование хранимых в облаке данных и регулярное резервное копирование по снимкам — повышенная безопасность и надёжность хранения.

Сценарии применения: производственные сценарии, в которых предприятию требуются удалённое техническое обслуживание, консолидированное управление данными нескольких площадок, резервное копирование данных в другом месте и соответствие отраслевым требованиям к облачной прослеживаемости.

3.4.3 Переключение режимов хранения и настройка синхронизации

Свободное переключение режимов: системный администратор может в интерфейсе настройки хранилища в серверной части одним нажатием переключаться между режимами локального и облачного хранения. Операция проста, не требует остановки и перезапуска и не влияет на штатную работу производственной линии.

Синхронное резервирование в двух режимах: поддерживается одновременное включение локального и облачного хранения с двусторонним сохранением данных в реальном времени, что сочетает конфиденциальность локальных данных и безопасность облачного резервного копирования.

Настройка стратегии хранения: поддерживается установка дифференцированных правил хранения, например хранение изображений в высоком разрешении только локально при синхронной передаче в облако отчётов о контроле качества и статистических данных, что позволяет точно сбалансировать затраты предприятия на хранение и требования к безопасности данных.

Функция докачки после обрыва связи: в режиме облачного хранения при обрыве внешней сети на предприятии Система автоматически временно сохраняет данные локально, а после восстановления сети автоматически выполняет пакетную синхронизацию в облако без потери данных и без дублирования загрузки.

3.4.4 Шифрование данных и управление безопасностью

Оба режима хранения поддерживают сквозное шифрование данных. В локальном режиме применяются протоколы шифрования внутренней сети и шифрованная защита жёстких дисков, предотвращающие хищение и подмену локальных данных. В облачном режиме применяются соответствующие нормативным требованиям страны алгоритмы шифрования: передача, хранение и доступ к данным полностью шифруются, при этом сторонняя облачная платформа предоставляет только услугу хранения и не имеет прав на просмотр и использование данных, что гарантирует конфиденциальность данных предприятия. Кроме того, Система автоматически фиксирует в журналах все операции доступа к данным, их экспорта и удаления, обеспечивая полную прослеживаемость.

3.5 Модуль статистического анализа данных

Система автоматически агрегирует все данные контроля качества, выполняет интеллектуальный статистический анализ и формирует визуализированные отчёты, обеспечивая поддержку данных для оптимизации производства, управления качеством и совершенствования технологических процессов.

3.5.1 Статистика данных в реальном времени

В реальном времени ведётся статистика ключевых показателей: общий объём производства на линии, количество годных изделий, количество бракованных изделий, количество изделий, требующих уточнения, текущий процент годных изделий и доля брака. Данные обновляются с секундной задержкой, обеспечивая возможность просмотра показателей контроля качества по каждому рабочему посту, виду продукции и временному интервалу.

3.5.2 Анализ данных о дефектах

Система автоматически классифицирует и подсчитывает частоту возникновения дефектов различных типов, их долю, периоды наибольшей повторяемости и рабочие посты с максимальным числом дефектов, формируя круговые диаграммы распределения дефектов, линейные графики динамики и столбчатые диаграммы рейтингов. Это позволяет точно локализовать проблемы технологического процесса, неисправности оборудования и проблемы с сырьём, помогая техническому персоналу целенаправленно оптимизировать производственные процессы.

3.5.3 Создание и экспорт настраиваемых отчётов

Поддерживается создание настраиваемых отчётов о контроле качества за час, день, неделю, месяц, квартал и год. Отчёты содержат полную информацию: производственные данные, данные о дефектах, данные о работе оборудования и записи предупреждений. Поддерживается экспорт в нескольких форматах — Excel, PDF, изображения; отчёты могут сохраняться локально или архивироваться в облаке, что удобно для анализа качества, сверки и отчётности по требованиям соответствия.

3.5.4 Запросы трассировки данных

Поддерживается точная трассировка по множеству измерений: по партии продукции, времени производства, номеру рабочего поста, штрихкоду изделия и типу дефекта можно одним запросом получить исходные контрольные изображения соответствующего изделия, результаты контроля, данные об операторе и состоянии оборудования, обеспечивая прослеживаемость качества на всём жизненном цикле изделия.

3.6 Модуль управления эксплуатацией и обслуживанием оборудования

Система осуществляет управление всеми связанными устройствами визуального контроля в реальном времени, обеспечивая мониторинг состояния оборудования, самодиагностику неисправностей и ведение записей об эксплуатации, что гарантирует долгосрочную стабильную работу оборудования.

3.6.1 Мониторинг состояния оборудования в реальном времени

В реальном времени контролируется состояние промышленных камер, источников света, транспортного оборудования, серверов и устройств хранения, включая статус подключения оборудования, рабочую температуру, частоту кадров, скорость передачи данных и степень заполнения хранилища. Об отклонениях выдаются предупреждения в реальном времени.

3.6.2 Автоматическая самодиагностика и устранение неисправностей

Система оснащена функцией автоматического обнаружения неисправностей оборудования и позволяет выявлять такие проблемы, как отключение камеры, неисправность источника света, сбои передачи изображений, неисправности дисков хранилища и аномалии алгоритмических моделей. Часть стандартных неисправностей устраняется автоматически, например перезапуск программы сбора изображений или сброс канала передачи, что снижает затраты на ручное обслуживание.

3.6.3 Управление журналами эксплуатации

Автоматически фиксируются все операции по эксплуатации и обслуживанию — включение и выключение оборудования, неисправности, устранение неисправностей, корректировка параметров и обновление моделей, — формируется полный журнал эксплуатации. Поддерживаются поиск, экспорт и долгосрочное хранение журналов, служащих основанием для технического обслуживания, разбора неисправностей и модернизации оборудования. Кроме того, поддерживаются настраиваемые напоминания о техническом обслуживании, которые своевременно уведомляют персонал о необходимости очистки, калибровки и обслуживания оборудования.

3.7 Модуль управления правами доступа и безопасностью Системы

С помощью многоуровневого управления правами доступа модуль регламентирует операции в Системе, предотвращая ошибочные действия, подмену и утечку данных, и обеспечивает безопасность работы Системы и данных.

3.7.1 Многоуровневое управление правами учётных записей

Система поддерживает четыре уровня учётных записей: супер-администратор, администратор эксплуатации, администратор по качеству и оператор. Различные учётные записи обладают различными правами: оператор может только просматривать изображения в реальном времени, результаты контроля и вручную инициировать перепроверку; администратор по качеству может запрашивать данные, экспортировать отчёты и просматривать анализ дефектов; администратор эксплуатации может отлаживать оборудование, настраивать параметры и управлять режимами хранения; супер-администратор обладает всеми правами, включая создание, удаление и изменение учётных записей и прав доступа.

3.7.2 Полное журналирование операций

Система автоматически фиксирует все действия всех учётных записей: вход в Систему, операции, изменение параметров, экспорт данных, удаление отчётов и переключение режимов хранения. Журналы защищены от подмены и хранятся постоянно; доступен поиск и трассировка в любое время, что упорядочивает действия персонала.

3.7.3 Защита безопасности Системы

Поддерживаются шифрованный вход по паролю учётной записи, ограничение входа по IP-адресам, предупреждение о входе из другого региона и автоматический выход по истечении тайм-аута бездействия, что предотвращает несанкционированный вход и вредоносные действия. Параметры серверной части, файлы моделей и конфигурация хранилища доступны для изменения только после разблокировки с правами администратора, что исключает произвольные изменения.

4. Основные рабочие процессы Системы

4.1 Запуск Системы и вход в Систему

Включите питание оборудования, запустите сервер и Систему, дождитесь завершения автоматической инициализации.

Введите учётные данные (имя пользователя и пароль) для входа в Систему; каждой учётной записи соответствует её интерфейс операций.

После входа Система автоматически проверяет состояние подключения оборудования и состояние режима хранения; при отсутствии отклонений можно приступать к работе.

4.2 Настройка режимов хранения

Супер-администратор входит в серверную часть и открывает интерфейс конфигурации «Управление хранилищем».

В зависимости от потребностей выбирается режим хранения: отметьте «Локальное хранение» или «Облачное хранение»; можно одновременно отметить оба режима для включения синхронного двухрежимного хранения.

Настройте параметры хранения: срок хранения данных, периодичность автоматического резервного копирования, правила облачной синхронизации и правила очистки устаревших данных.

Сохраните конфигурацию — изменения вступают в силу немедленно, без перезапуска оборудования.

4.3 Ежедневные операции контроля качества

Оператор входит в Систему, открывает окно мониторинга в реальном времени и убеждается в исправности сбора изображений.

Вызывается модель контроля качества и шаблон параметров для соответствующего изделия, запускается автоматический режим контроля качества.

Система автоматически выполняет весь цикл: сбор, обнаружение, вынесение заключения, сохранение данных и блокировку бракованных изделий.

Для изделий, требующих уточнения, и аварийных предупреждений выполняется ручная перепроверка с фиксацией результатов.

4.4 Запрос данных и экспорт отчётов

Откройте интерфейс «Центр данных» и выберите измерение запроса (время, партия, рабочий пост, тип дефекта).

Отфильтруйте требуемые данные — Система автоматически сформирует статистические диаграммы и отчёты.

Выберите формат экспорта; отчёт можно сохранить локально или синхронно передать в облако для архивирования.

5. Регламент обслуживания хранилища данных

5.1 Обслуживание локального хранилища

Регулярно проверяйте объём хранилища на локальных серверах и дисковых массивах; при недостатке места своевременно очищайте устаревшие данные или расширяйте ёмкость оборудования.

Ежемесячно выполняйте полное резервное копирование данных вручную, чтобы предотвратить потерю данных при отказе оборудования.

Запрещается произвольное подключение и отключение устройств хранения и изменение пути к папкам локального хранилища во избежание повреждения и потери данных.

5.2 Обслуживание облачного хранилища

Регулярно проверяйте стабильность внешней сети предприятия, обеспечивая нормальную синхронизацию данных.

Входите в серверную часть облака для контроля объёма хранилища и при необходимости расширяйте облачное пространство.

Категорически запрещается самовольное изменение ключей шифрования и прав доступа к облачному хранилищу; это необходимо для обеспечения безопасности облачных данных.

6. Типовые неисправности и способы их устранения