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“智”造赋能“质”造,新明珠AI表面缺陷检测系统

2023-07-11 来源:中国陶瓷网 责任编辑:刘思桃 阅读:10318
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编者按:质检环节作为陶瓷生产工序中最重要的环节之一,其智能化数字化转型升级一直是困扰行业的一大痛点。新明珠集团联合阿里达摩院经过2年多时间的开发,成功研制AI表面缺陷检测系统,并在行业内率先实现产业化应用,对于行业数字化转型产生了积极的示范作用。本文将对该系统进行详细阐述,分析其优劣势及应用效果,供行业参考。

新一代信息技术与先进制造技术融合应用已成为中国建筑卫生陶瓷行业下一步发展的重要方向。工信部发布的《“十四五”信息化和工业化深度融合发展规划》中指出,支持制造企业与信息技术企业联合攻关,推动人工智能、5G、先进传感等技术的融合应用。中国建筑卫生陶瓷协会面向行业发布的《建筑陶瓷、卫生洁具行业“十四五”发展指导意见》提出,推动现代制造与现代信息技术深度融合和推广应用。促进工业机器人、互联网、云计算、大数据等在企业研发设计、生产制造、经营管理、销售服务等全流程和全产业链的综合集成应用,建设智能工厂,数字化车间,推进生产智能制造。

作为陶瓷产品质量的“守门员”,质检环节是陶瓷生产工序中最重要的环节之一,传统的陶瓷质检工作主要依靠人力来进行,质检环节工人占到总工人数量的20%以上。近年来,陶瓷企业普遍面临着招工难题,叠加培训成本与工人流失率提高等因素,导致企业在人工质检环节的投入不断提高。同时,采用人工质检的方式,还存在以下问题:第一,长时间重复工作,工人容易产生疲劳,导致质检准确率降低;第二,随着产品尺寸的增大以及工厂生产效率的进一步提升,人工质检已难以满足生产线需求;第三,柔性化生产带来产品快速变化,质检工人无法快速适应。

针对上述问题,行业龙头企业之一新明珠集团引入阿里达摩院的视觉算法科学家团队,开发AI表面缺陷质检系统(以下简称为“AI质检系统”)并实现了瓷砖检测线持续稳定运行。

2022年8月4日,“AI赋能陶瓷行业数字化转型成果”在新明珠数字化示范工厂正式发布

传统瓷砖品类产品的表面缺陷大致可分为70余种,根据大量验证数据的积累,单片瓷砖的缺陷种类一般不会超过4种。早在2012年,行业内已开始尝试利用计算机图像识别技术进行陶瓷产品检测,该技术通过对比检测样品与无缺陷样品之间的图像之间的区别来判定缺陷,然而伴随产品花色、纹路的加速迭代,传统识别方式已经无法实现高效、准确的质量检测。针对这一情况,新明珠与达摩院的视觉算法科学家团队合作,基于阿里云计算+工业AI视觉的底座能力,从光学、摄像、AI算法、大数据、边缘计算等多个维度全面梳理和优化,历时2年多时间的打磨,实现机器学习新产品存在的可能缺陷特征。通过新明珠集团禄步园区的应用,AI质检系统实现了以下效果:
一、检测准确性高:可识别处0.5mm以内的缺陷,缺陷检出率达到95%以上,误检率不足3%,以上指标均超出人工质检平均水平;

二、产品适用性广:对于更换已生产过的花色,可秒级完成切换;对于全新花色,通过十余块样品的现场采集图片,结合人工交互+算法调用,可在5分钟内实现切换。

三、检测效率高:AI质检系统可以适应各种规格高速运行的生产线,可适配产线速度最快可达到60米/分钟;

四、极大地节约了质检环节成本:按照现时保证质检质量实际用人的测算方法,检测人工成本大幅降低约70%,将时间线拉长的情况下,将体现出更明显地降本增效的成果。

五、可复制性强:AI质检系统适用于大部分的建筑陶瓷生产,具有较强的行业推广价值。


新明珠AI表面缺陷检测系统实操演示

该系统在应用中也存在一些局限:1.在经历抛光磨边环节后,产品表面会出现部分水渍或飞尘,导致检测出现误差,因此需在检测前对产品进行深度清洁;2.产品检测精度与采用光学设备的分辨率有很大的关系,同时还受到现场的温度、湿度等因素的影响。

AI质检技术已可实现缺陷的检测,但其潜力还远远不止于此。陶瓷产品缺陷的产生可能发生在成型、干燥、烧成等不同的工序中,在工厂接到1万平方米的订单时,一般考虑到生产良品率的问题,会安排多几百平方米的产能。如果能够对每一个可能出现产品缺陷的工序进行把关,让机器学习到每个环节出现缺陷的种类,即可通过检测把关不让劣质品进入下一个工序中,进而实现生产1万平方米的订单,就安排1万平方米的产能,不再出现多余的浪费。

新明珠AI表面缺陷检测系统实际应用展示

在当前AI质检系统已实现成熟应用的基础上,新明珠在接下来的战略规划中,将面向全行业进行该技术的推广应用。伴随应用范围的扩大、应用数据的积累,强大的机器学习能力将会进一步提升该系统面向不同场景、不同产品的测试精度。同时,该技术的推广对于整个建筑陶瓷行业智能化数字化水平的提升,以及解决质检环节用工难的问题都有着十分重要的意义。

建筑卫生陶瓷行业已进入了加速淘汰时期,如何实现企业高质量发展已成为行业探索的焦点话题。当前,数字技术的崛起与繁荣,赋予了陶瓷智能制造领域的新动能,新明珠集团在行业内率先布局AI质检赛道,解决了长期以来存在的质检痛点,实现企业降本增效的同时,为行业树立了建筑陶瓷智能制造转型升级的标杆。

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