Визуальный и визуально-измерительный контроль (ВИК) с ИИ

Визуальный контроль – самый старый способ проверки качества на производстве, и он же до сих пор самый ходовой. Механика вся тут: смотрим на изделие, решаем – годится или в брак. Инспектор ОТК ведёт глазом по поверхности, ищет, за что зацепиться. Трещина, скол, вмятина, повело форму – ловится без единого разреза, порой с лупой или эндоскопом в руке. А стоит добавить к осмотру замер найденного дефекта – шаблоном, ультразвуковым толщиномером – и метод из просто визуального дорастает до визуально-измерительного, ВИК. На вид формальность. Но эти доли миллиметра и решают, деталь ещё в допуске или на списание.

Слабое место ручного ВИК – не метод, а человек за ним. Внимание плавает, свет на рабочем месте меняется от смены к смене, к восьмому часу глаз устаёт – и один и тот же шов, осмотренный утром и вечером, легко получает два разных вердикта. Это не халатность. Зрение – система, и оно выматывается, как любая другая. Автоматизация подменяет ровно этот участок цепочки: камера снимает каждое изделие одинаково хоть в первую смену, хоть в третью, а модель находит дефект и, если надо, меряет его за доли секунды. Palatine Spectra строит визуально-измерительный контроль на машинном зрении. Ниже – что это за метод по нормативу, какие объекты и дефекты он закрывает и как автоматизация выглядит на живой линии.

Что такое визуальный и визуально-измерительный контроль

Визуальный контроль относят к неразрушающим методам: дефект на поверхности ищут осмотром – невооружённым глазом либо через оптику, лупу, эндоскоп, бороскоп. Дешевле входа в контроль качества не придумали. Резать деталь не нужно, дорогой прибор не нужен, достаточно направить в нужную точку свет и взгляд. За эту доступность визуальный контроль качества и стоит первым пунктом почти в любом регламенте приёмки – от листового металла до сварного шва.

Дальше начинается измерение. Визуально-измерительный контроль не просто фиксирует найденный дефект, а замеряет его: глубину, длину, ширину раскрытия. В ход идут шаблоны сварщика, универсальный шаблон сварщика (УШС), штангенциркуль, лупа с делениями. Формально ВИК стоит в одном ряду с ультразвуковым и радиографическим контролем, но на сварном соединении или трубопроводе он почти всегда идёт первым: сперва смотрят, потом меряют то, что увидели.

Чем визуально-измерительный контроль отличается от визуального и измерительного контроля порознь

Визуальный контроль отвечает на один вопрос – есть дефект или нет. Измерительный контроль живёт своей жизнью: там геометрию детали гоняют штангенциркулем, микрометром, калибром, а поверхность на трещины могут и не смотреть вовсе. ВИК эти две дисциплины не складывает, а сцепляет – на одном и том же найденном дефекте. Нашёл осмотр подозрительный участок – замер тут же говорит, влезает отклонение в допуск или нет.

Ту же связку в нормативке по сварке и трубопроводам иногда называют визуально-инструментальным контролем. Это синоним ВИК, разночтения пугаться не стоит. Разрыв обычно вылезает там, где визуальный и измерительный контроль на предприятии развели по разным людям: один смотрит, второй потом отдельно меряет, а протокол сшивают вручную из двух журналов. У камеры с алгоритмом такого шва нет. Один кадр – оба шага. Между «увидел» и «замерил» ничего не теряется.

Какие объекты и дефекты выявляет ВИК

Классика ВИК – сварной шов и трубопровод. Непровары, поры, трещины, подрезы кромки, превышение усиления шва; на трубах добавляются свищи и утончение стенки. Тот же метод идёт по металлоконструкциям – балки, фермы, резервуары, – где коррозию или деформацию важно поймать до того, как она дорастёт до аварии. А на конвейере объектом становится каждое штучное или листовое изделие подряд: гипсокартонный лист, медицинская пробирка, деталь корпуса.

Перечень дефектов визуального контроля всегда свой под объект, но костяк повторяется: трещины, сколы, вмятины, включения, коррозия, уход геометрии и размеров, дефекты покрытия и маркировки. У сварных соединений группа своя – непровар корня шва, шлаковые включения, подрезы кромки. Кое-что из этого глаз не берёт вовсе. Тут ВИК и превращается в мостик к более узкой проверке: об этом – в разделе контроль сварных швов, где рентген-снимок вытягивает то, что спрятано под поверхностью.

Методы и технические средства визуального контроля

Арсенал технических средств визуального контроля десятилетиями почти не двигался, и это нормально – задача-то простая. Лупа с подсветкой. Эндоскоп или бороскоп, чтобы залезть в глухую полость. Шаблон сварщика и УШС под замер дефекта, штангенциркуль под геометрию. А дальше всё упирается в того, кто смотрит. Смотрит инспектор напрямую, своими глазами – это прямой визуальный контроль. Влез между глазом и объектом эндоскоп, зеркало или камера – уже косвенный. И косвенный – это ровно полшага до автоматизации.

Автоматизированные средства меняют две вещи: глаз инспектора на камеру, а вердикт о годности – на алгоритм машинного зрения с математической моделью. Дело не только в скорости. Камера снимает в инфракрасном, ультрафиолетовом и рентгеновском диапазоне – там, где человек видит один видимый свет. Ниже собрали, что показывает каждое средство и в каком режиме оно обычно стоит на производстве.

Где ручной ВИК теряет точность

Чувствительность визуального контроля висит на освещённости и угле обзора сильнее, чем принято думать. Один и тот же дефект при боковом свете виден отчётливо, а при верхнем проходит мимо глаза. И порог, тот минимальный размер, который инспектор ещё различает, тоже не прибит гвоздями. Он ползёт за усталостью: к восьмому часу смены человек видит хуже, чем с утра, и с этим ничего не поделать. Дисциплина ни при чём. Так устроено зрение.

Второе – невоспроизводимость. Один и тот же лист или шов, показанный инспектору дважды, может получить два разных заключения. Для входного контроля партии сырья это прямой риск пропустить брак ровно там, где строгость нужна больше всего – на большом объёме, в конце смены. Автоматизация методологию ВИК не отменяет. Она снимает с результата зависимость от того, кто сейчас на посту и который час.

Как Palatine Spectra автоматизирует визуальный контроль

Автоматизированный визуальный контроль у Palatine Spectra – не коробочный прибор, а цепочка шагов, уложенная в один кадр. Сначала съёмка: камера – цветная, чёрно-белая, инфракрасная, ультрафиолетовая или рентгеновская, с подобранной под задачу подсветкой – снимает каждое изделие. Дальше машинное зрение и математические модели находят дефект и при необходимости меряют его параметры. Это и есть визуально-измерительный контроль, только вместо человека с шаблоном – алгоритм.

Замыкает систему визуального контроля интеграция с АСУ ТП. Найденный брак не оседает в отчёте строчкой, а физически уходит с линии через отбраковщик – их мы разрабатываем и производим сами. Оттуда данные текут в Grafana: тренды по типам дефектов, архив на несколько лет, привязка брака к конкретному поставщику сырья. По тому же принципу собрана и наша более широкая система контроля качества – ВИК в ней один из методов, а не всё решение целиком.

Результаты внедрения

У топ-3 российского производителя гипсокартона визуальный контроль поверхностных дефектов листов идёт на конвейере больше четырёх лет: система ловит дефект, меряет его глубину и отбраковывает лист через АСУ ТП. У производителя медицинских пробирок и игл тот же принцип развёрнут на десятки типов дефектов – на теле, крышках, этикетках, с задержкой не больше секунды. Отбраковщик под их линию мы спроектировали и изготовили сами: готового под такую задачу просто не было.

В Додо Пицца визуальная проверка ушла от металла и пластика к готовому продукту – нарезка, распределение ингредиентов, пропекание; метод, как выяснилось, к еде применим не хуже. Самая требовательная точка – Курская АЭС: визуально-измерительный контроль сварных швов труб по рентген-снимкам, классификация на 43 типа дефектов. Проект в стадии реализации. Про съёмку для таких задач подробнее – в разделе рентген-контроль, а как визуальный контроль встраивается в общий контроль качества продукции на производстве – в отдельном материале.