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“智”造賦能“質”造,新明珠AI表面缺陷檢測系統

2023-07-11 來源:中國陶瓷網 責任編輯:劉思桃 閱讀:7409
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編者按:質檢環節作為陶瓷生產工序中最重要的環節之一,其智能化數字化轉型升級一直是困擾行業的一大痛點。新明珠集團聯合阿里達摩院經過2年多時間的開發,成功研制AI表面缺陷檢測系統,并在行業內率先實現產業化應用,對于行業數字化轉型產生了積極的示范作用。本文將對該系統進行詳細闡述,分析其優劣勢及應用效果,供行業參考。

新一代信息技術與先進制造技術融合應用已成為中國建筑衛生陶瓷行業下一步發展的重要方向。工信部發布的《“十四五”信息化和工業化深度融合發展規劃》中指出,支持制造企業與信息技術企業聯合攻關,推動人工智能、5G、先進傳感等技術的融合應用。中國建筑衛生陶瓷協會面向行業發布的《建筑陶瓷、衛生潔具行業“十四五”發展指導意見》提出,推動現代制造與現代信息技術深度融合和推廣應用。促進工業機器人、互聯網、云計算、大數據等在企業研發設計、生產制造、經營管理、銷售服務等全流程和全產業鏈的綜合集成應用,建設智能工廠,數字化車間,推進生產智能制造。

作為陶瓷產品質量的“守門員”,質檢環節是陶瓷生產工序中最重要的環節之一,傳統的陶瓷質檢工作主要依靠人力來進行,質檢環節工人占到總工人數量的20%以上。近年來,陶瓷企業普遍面臨著招工難題,疊加培訓成本與工人流失率提高等因素,導致企業在人工質檢環節的投入不斷提高。同時,采用人工質檢的方式,還存在以下問題:第一,長時間重復工作,工人容易產生疲勞,導致質檢準確率降低;第二,隨著產品尺寸的增大以及工廠生產效率的進一步提升,人工質檢已難以滿足生產線需求;第三,柔性化生產帶來產品快速變化,質檢工人無法快速適應。

針對上述問題,行業龍頭企業之一新明珠集團引入阿里達摩院的視覺算法科學家團隊,開發AI表面缺陷質檢系統(以下簡稱為“AI質檢系統”)并實現了瓷磚檢測線持續穩定運行。

2022年8月4日,“AI賦能陶瓷行業數字化轉型成果”在新明珠數字化示范工廠正式發布

傳統瓷磚品類產品的表面缺陷大致可分為70余種,根據大量驗證數據的積累,單片瓷磚的缺陷種類一般不會超過4種。早在2012年,行業內已開始嘗試利用計算機圖像識別技術進行陶瓷產品檢測,該技術通過對比檢測樣品與無缺陷樣品之間的圖像之間的區別來判定缺陷,然而伴隨產品花色、紋路的加速迭代,傳統識別方式已經無法實現高效、準確的質量檢測。針對這一情況,新明珠與達摩院的視覺算法科學家團隊合作,基于阿里云計算+工業AI視覺的底座能力,從光學、攝像、AI算法、大數據、邊緣計算等多個維度全面梳理和優化,歷時2年多時間的打磨,實現機器學習新產品存在的可能缺陷特征。通過新明珠集團祿步園區的應用,AI質檢系統實現了以下效果:
一、檢測準確性高:可識別處0.5mm以內的缺陷,缺陷檢出率達到95%以上,誤檢率不足3%,以上指標均超出人工質檢平均水平;

二、產品適用性廣:對于更換已生產過的花色,可秒級完成切換;對于全新花色,通過十余塊樣品的現場采集圖片,結合人工交互+算法調用,可在5分鐘內實現切換。

三、檢測效率高:AI質檢系統可以適應各種規格高速運行的生產線,可適配產線速度最快可達到60米/分鐘;

四、極大地節約了質檢環節成本:按照現時保證質檢質量實際用人的測算方法,檢測人工成本大幅降低約70%,將時間線拉長的情況下,將體現出更明顯地降本增效的成果。

五、可復制性強:AI質檢系統適用于大部分的建筑陶瓷生產,具有較強的行業推廣價值。


新明珠AI表面缺陷檢測系統實操演示

該系統在應用中也存在一些局限:1.在經歷拋光磨邊環節后,產品表面會出現部分水漬或飛塵,導致檢測出現誤差,因此需在檢測前對產品進行深度清潔;2.產品檢測精度與采用光學設備的分辨率有很大的關系,同時還受到現場的溫度、濕度等因素的影響。

AI質檢技術已可實現缺陷的檢測,但其潛力還遠遠不止于此。陶瓷產品缺陷的產生可能發生在成型、干燥、燒成等不同的工序中,在工廠接到1萬平方米的訂單時,一般考慮到生產良品率的問題,會安排多幾百平方米的產能。如果能夠對每一個可能出現產品缺陷的工序進行把關,讓機器學習到每個環節出現缺陷的種類,即可通過檢測把關不讓劣質品進入下一個工序中,進而實現生產1萬平方米的訂單,就安排1萬平方米的產能,不再出現多余的浪費。

新明珠AI表面缺陷檢測系統實際應用展示

在當前AI質檢系統已實現成熟應用的基礎上,新明珠在接下來的戰略規劃中,將面向全行業進行該技術的推廣應用。伴隨應用范圍的擴大、應用數據的積累,強大的機器學習能力將會進一步提升該系統面向不同場景、不同產品的測試精度。同時,該技術的推廣對于整個建筑陶瓷行業智能化數字化水平的提升,以及解決質檢環節用工難的問題都有著十分重要的意義。

建筑衛生陶瓷行業已進入了加速淘汰時期,如何實現企業高質量發展已成為行業探索的焦點話題。當前,數字技術的崛起與繁榮,賦予了陶瓷智能制造領域的新動能,新明珠集團在行業內率先布局AI質檢賽道,解決了長期以來存在的質檢痛點,實現企業降本增效的同時,為行業樹立了建筑陶瓷智能制造轉型升級的標桿。

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