Контроль качества строительных материалов на заводе упирается в арифметику потока: флоат-линия выдаёт стекло непрерывной лентой, пресс формует плитку десятками штук в минуту, из туннельной печи кирпич идёт пакетами. Глазами каждое изделие при таком темпе не проверить, поэтому ОТК работает выборкой по ГОСТ Р ИСО 2859-1: партию принимают по образцам с заданным приёмочным уровнем качества. Дефект, не попавший в выборку, возвращается рекламацией на партию.
Мы закрываем этот разрыв автоматикой на линии: подбираем камеры и подсветку под материал, обучаем модели на изображениях с вашего производства, ставим отбраковщики и заводим сигнал в АСУ ТП. Детекция занимает меньше секунды, контроль встаёт в поток, а не рядом с ним. Общая схема разобрана на странице контроль качества продукции; ниже – что меняется, когда на конвейере стекло, керамика, кирпич и гипсокартон.
Как мы контролируем стекло: трещины, царапины, сколы кромки и пузырьки
У стекла своя номенклатура пороков: пузырь, свиль, камень, полосность, царапина, посечка и щербина на кромке. ГОСТ 111-2014 делит бесцветное листовое стекло на марки, и от марки зависит, какие пороки и какого размера в листе допустимы. Детектору поэтому нужен порог по размеру и по зоне листа, иначе он забракует товарное стекло вместе с браком.
Поиск трещин стекла и царапин на стекле мы ведём линейной камерой: лента движется непрерывно, а матричная съёмка оставляет стыки, в которых дефект теряется. Решает здесь подсветка, а не мегапиксели. На просвет не спрятать ни пузырьков в стекле, ни включений; в тёмном поле выступают царапина и посечка: рассеянный на дефекте свет попадает в объектив, а от гладкой поверхности уходит мимо. Скол кромки стекла снимаем камерой сбоку: в кадре сверху торца нет.
Видимый свет закрывает не всё, и тогда мы берём другой диапазон из четырёх доступных. Оловянная сторона флоат-стекла светится в ультрафиолете (УФ-A, 315–400 нм), напряжения в закалённом стекле читаются в поляризованном свете. Контроль качества закалённого стекла разрушающих испытаний партии не отменяет, зато лист с трещиной отсеивается до печи, где он разлетается и останавливает линию.
Как мы находим сколы, трещины и разнотон на плитке и керамограните
Контроль качества плитки распадается на две разные оптические задачи: геометрия и внешний вид. После обжига плитка даёт усадку, разброс размеров внутри партии неизбежен, поэтому изделия сортируют по калибрам, а по цвету – по тонам, и оба параметра печатают на упаковке. Внешний вид – это перечень из сколов плитки и щербин на кромке, посечек и наколов глазури, пятен, вздутий и отклонения оттенка плитки от эталона.
Геометрию меряем матричной камерой с телецентрической оптикой: обычный объектив даёт перспективное искажение, и край плитки «уплывает» вместе с её положением в кадре. Поверхности плитки снимаем в двух режимах: рассеянный свет показывает пятна и цвет, скользящий боковой – рельеф, то есть сколы, наколы и вздутия глазури. Поиск трещин плитки и трещин керамогранита идёт по тому же кадру: волосяная трещина даёт тонкую линию с резким перепадом яркости, и модель учится отличать её от рисунка декора.
Контроль качества керамогранита добавляет кромку: после ректификации край узкий, сколов керамогранита на нём в общем плане не видно из-за глубины резкости, поэтому под кромку ставим отдельный ракурс. Разнотон – самый спорный пункт в перечне дефектов керамогранита: контролёр сличает изделие с эталоном на просмотровом столе, и две смены дают разные ответы, а камера меряет цвет числом, поэтому оценка разнотона плитки и оттенка керамогранита не зависит от освещения в цехе.
Границу обозначим прямо: контроль качества облицовки плиткой – это приёмка уложенной поверхности на объекте, работа человека с уровнем и киянкой. Контроль качества керамической плитки на заводе – наша зона.
Как мы проверяем кирпич и стеновые панели на трещины, вмятины и качество облицовки
Контроль качества кирпича сложнее плоских материалов: у кирпича шесть граней, и дефект может оказаться на любой. ГОСТ 530-2012 нормирует для керамического кирпича отклонения размеров, отбитости углов и рёбер, трещины и внешний вид, причём для лицевых изделий требования строже. К этому добавляются недожог и пережог черепка, высолы и посечки.
Снимаем кирпич матричными камерами с нескольких ракурсов, чтобы за проход закрыть постель, тычок и ложок. Свет ставим скользящий: поиск трещин кирпича и отбитостей держится на тени, при ровной заливке дефект сливается с текстурой черепка. Контроль качества облицовочного кирпича добавляет цвет: партия должна быть однородной по тону, иначе пятнистость вылезет в кладке. Это тот же визуальный контроль, что ведёт контролёр ОТК, только методика на каждом изделии одна и не зависит от часа смены.
Контроль качества стеновых панелей ближе к листовым материалам: панель плоская и длинная, её удобно снимать линейной камерой на проходе. Поток дефектов здесь – от вмятин на панелях и царапин до задиров покрытия и отклонения оттенка от эталона. Вмятина – дефект рельефа, и подсветку ставим под острым углом: тень выдаёт то, что при фронтальном свете выглядит ровным.
Как мы контролируем кромку и дефекты гипсокартона на конвейере
Гипсокартонный лист рождается лентой: гипсовое тесто идёт между двумя полотнами картона, лента формуется, режется на листы и сушится. ГОСТ 6266-97 задаёт типы продольной кромки ГКЛ – ПК, УК, ЗК, ПЛК и ПЛУК, и от типа кромки зависит, как стык потом шпаклюется. Дефекты гипсокартона делятся на две группы: повреждения кромки гипсокартона (замятие, обрыв картона, отслоение от сердечника) и дефекты плоскости – вмятины, пробои, включения, разнотолщинность. Ходовые толщины листа 9,5 и 12,5 мм, допуск по ним тоже предмет контроля.
Контроль качества гипсокартона мы ведём линейной камерой над лентой, синхронизированной со скоростью конвейера, чтобы кадр не смазывался. Кромку снимаем отдельным каналом, её профиль – это геометрия, а не картинка. Систему учим не только видеть дефект, но и мерить его глубину. Зачем глубина, если дефект уже найден? Затем, что порог отбраковки задаётся в миллиметрах, а не словами «сильная вмятина»: мелкое замятие уйдёт под шпаклёвку на стыке, глубокое делает лист непригодным.
На конвейере топ-3 российского производителя гипсокартона наша система работает больше четырёх лет. Она держит десятки типов дефектов, меряет глубину повреждения и отдаёт команду в АСУ ТП, а дальше включается автоматическая отбраковка: лист снимается с потока без оператора. Четыре года на линии дают и архив изображений, на котором модель дообучается под новые дефекты.
Входной, лабораторный контроль и подбор оборудования для строительных материалов и изделий
Формулировка в тендере гуляет от документа к документу: «контроль качества строительных материалов и изделий», «контроль качества строительных материалов изделий и конструкций», «контроль качества строительной продукции». Предмет один: проверка того, что уходит с линии заказчику. Отдельно стоит «контроль качества строительных материалов и работ» – работы на площадке не наш предмет, мы отвечаем за конвейер, а не за кладку и стяжку.
Контроль качества строительных изделий мы собираем из трёх точек: вход сырья, линия, отгрузка. Входной контроль качества строительных материалов – это про сырьё: шихту для стекла, глину, гипсовый камень, картон в рулонах. Камера здесь закрывает не всё. Влажность и химсостав меряет лаборатория, и лабораторный контроль качества строительных материалов автоматикой не заменяется: методы контроля качества строительного материала делятся на разрушающие и неразрушающие, а прочность кирпича определяют на прессе, теряя образец. Наше машинное зрение относится к неразрушающим, изделие после проверки остаётся товарным.
Данные с входа мы сводим с браком на выходе: в Grafana видно, какая партия сырья дала всплеск дефектов, и претензия поставщику подкрепляется изображениями, а не записью в журнале контроля.
Оборудование контроля качества строительных материалов подбирается под материал и скорость линии, готовой коробки «для стройматериалов» не существует. Линейная камера идёт на ленту стекла и гипсокартона, матричная на штучные изделия, ИК и УФ – там, где видимый диапазон 380–780 нм не даёт контраста, рентген показывает внутренние включения. Путь проходим целиком: консультация, подбор камер и подсветки, обучение моделей на ваших изображениях, интеграция с АСУ ТП, поставка отбраковщиков и пусконаладка. Срок от нескольких недель до нескольких месяцев, стоимость считается под задачу и называется по запросу.
| Материал | Что ищем | Съёмка и подсветка |
|---|---|---|
| Листовое стекло | пузырь, свиль, камень, царапина, скол кромки | линейная камера, просвет и тёмное поле, УФ |
| Плитка и керамогранит | сколы, трещины, наколы глазури, разнотон | матричная камера, телецентрик, скользящий свет |
| Кирпич | трещины, отбитости рёбер, высолы | камеры с нескольких ракурсов, скользящий свет |
| Гипсокартон | замятие кромки, обрыв картона, вмятины | линейная камера, канал на профиль кромки |
| Стеновые панели | вмятины, царапины, задиры покрытия | линейная камера, свет под острым углом |
Клиенты Spectra суммарно сэкономили ₽2+ млрд на потерях от брака, пропускная способность линий растёт на 5% и выше, продуктивность персонала на 25% и выше, брак в отгрузке сокращается вплоть до 100%. Стройматериалы не единственная наша отрасль: тот же комплекс стоит у производителя медицинских пробирок и игл и в федеральной сети пиццерий, а на атомной электростанции проект рентген-контроля швов в стадии реализации.