Система автоматического контроля качества стеклянной тары на линии розлива

Заказчик

NDA

Задача

Проверять каждую банку при прохождении по конвейеру, отбраковывать дефекты.

Проблема и задачи

На линии розлива стеклянные банки проверялись без автоматизированной системы контроля. Основная часть дефектов выявлялась визуально или не выявлялась вовсе.

Даже редкие повреждения стекла могли привести к попаданию брака в готовую продукцию и последующим рекламациям.

Нужна была система, которая будет проверять каждую банку в потоке, работать без остановки линии и снижать влияние человеческого фактора.

Основные дефекты:

• сколы
• посечки
• тёмные включения
• пузыри

Задачи

• Автоматизировать проверку качества стеклянных банок на двух этапах: до налива и после закрытия крышкой.
• Обеспечить отбраковку без остановки линии.
• Интегрировать систему в существующую инфраструктуру с учётом требований по безопасности.

Решение

Мы предложили клиенту решение, разработанное на платформе ML Sense. ML Sense — платформа для контроля качества продукции на производствах конвейерного типа. Входит в Реестр Отечественного ПО.

Как работает система

На линии установлены два поста контроля. Они работают последовательно и закрывают весь цикл: от проверки чистой тары до контроля уже наполненной кремом банки.

Первый пост контроля — до розлива

На первом этапе проверяется пустая стеклянная банка после подготовки к наполнению.

Система использует пять камер:

• четыре камеры фиксируют объект по окружности;
• одна камера контролирует горловину и верхнюю кромку.

Это позволяет получать полный обзор поверхности банки без “слепых зон” даже при непрерывном движении конвейера.

Алгоритмы анализируют видеопоток в реальном времени и выявляют дефекты стекла:
сколы, трещины, пузырьки, включения и другие нарушения целостности.

При обнаружении дефекта система формирует сигнал на исполнительный механизм отбраковки. Бракованная банка автоматически удаляется с линии без остановки потока.

Второй пост контроля — после розлива

После наполнения и укупорки банки проходят второй этап проверки.

Здесь задача усложняется: прозрачность и отражающие свойства стекла меняются, появляются блики, а сама банка становится визуально менее предсказуемой.

Для этого поста используется четыре камеры и специализированная система освещения, адаптированная под работу с наполненной тарой.

Перед зоной контроля установлен делитель потока: после розлива банки идут плотным потоком, и без разделения система не может обеспечить корректную обработку каждого объекта. Делитель временно накапливает поток, после чего пневмотолкатели подают банки по одной с заданным интервалом.

На этом этапе система фиксирует дефекты, которые могли появиться при транспортировке или механическом воздействии: сколы, трещины, царапины.

Оба поста работают как единый цикл контроля: первый исключает дефектную тару до розлива, второй — страхует финальный этап и фиксирует повреждения после технологических операций.

Инженерная реализация

Проект требовал адаптации не только алгоритмов, но и самой инфраструктуры линии.

Производственная зона является закрытой, поэтому размещение оборудования потребовало отдельного конструктивного решения. Для камер и освещения были спроектированы защитные короба из тонированного оргстекла.

Они решают сразу несколько задач:

• стабилизируют световую среду внутри зоны контроля;
• исключают внешние засветки и пыль;
• обеспечивают повторяемость изображения для алгоритмов;
• защищают персонал от интенсивного освещения.

Внутри корпусов размещены регулируемые крепления камер, системы освещения и оптические тубусы, обеспечивающие стабильную фокусировку и снижение шумов изображения.

Отдельным узлом системы стал модуль отбраковки. Он проектировался параллельно с системой контроля с учетом ограничений по пространству и скорости конвейера.

В его состав входят:

• пневматический механизм удаления банки;
• защитный шкаф управления;
• система блокировок;
• закрытый отсек для сбора брака.

Логика работы полностью автоматизирована: обнаружение дефекта → сигнал системе ? отбраковка. При заполнении отсека брака линия автоматически останавливается, оператор получает светозвуковое уведомление.

Обучение модели и данные

Для стабильной работы системы требовалась модель, адаптированная под разные типы стеклянной тары.

На линии используются банки с различными оптическими свойствами: прозрачные, более темные и с разной степенью отражения. Это напрямую влияет на видимость дефектов.

Чтобы учесть это, датасет формировался в два этапа:

• лабораторное моделирование условий линии (освещение, конвейер, углы съемки);
• дообучение на реальном производстве с учетом вибраций, нестабильного света и реального поведения тары.

В сумме это позволило сформировать устойчивую модель, способную работать в разных визуальных условиях без потери качества детекции.

После нескольких циклов обучения система достигла точности 93–100% в зависимости от типа дефекта.

Интерфейс и работа оператора

Система управления объединяет оба поста контроля в едином интерфейсе.

Оператор видит:

• видеопотоки со всех камер;
• текущие события по дефектам;
• статус работы отбраковки;
• архив зафиксированных случаев.

При необходимости можно открыть отдельное событие и посмотреть изображение дефекта с разных ракурсов, а также его тип и параметры.

Дополнительно реализована настройка логики детекции: оператор может включать или отключать отдельные классы дефектов и изменять пороги чувствительности.

Архив позволяет анализировать повторяющиеся проблемы и отслеживать качество продукции в динамике.

Результат

• Обеспечен полный контроль качества без участия оператора в принятии решений
• Точность детекции 93–100%, обнаружение дефектов от 1×1 мм

Экономический эффект:

• снижение потерь от попадания брака в готовую продукцию и рекламаций;
• сокращение затрат на ручной контроль и повторные проверки;
• снижение рисков остановок и внеплановых возвратов продукции с рынка;
• средний срок окупаемости системы — 6–12 месяцев за счет уменьшения брака и операционных затрат.