Две ошибки, которые стоят по-разному
Разговор о дефектоскопии обычно начинают с точности. Слово бессмысленное, пока не разделены два вида промахов.
Пропущенный дефект уезжает с линии дальше по цепочке. Цена — рекламация, разбор, иногда отзыв партии, всегда репутация. Годная деталь, отправленная в брак, стоит дешевле, но она стоит постоянно: при потоке в тысячи деталей в смену каждый процент ложного брака — это конкретные деньги в мусорном контейнере каждый день.
Поэтому в проекте с самого начала жили два числа: доля пойманных дефектов и доля годного, ушедшего в отбраковку. Настройка порога — это торговля между ними, и решение о курсе принимает не инженер, а технолог с калькулятором. Наша задача была отодвинуть саму границу размена, чтобы торговаться приходилось меньше.
Свет сделал больше, чем модель
Самая недооцененная часть промышленного зрения — освещение. Царапина, вмятина и потертость на одной и той же поверхности видны при разном свете и почти неразличимы при неудачном.
| Тип дефекта | Что его проявляет |
|---|---|
| Царапина, риска | Скользящий свет под малым углом: дефект дает тень, фон остается ровным |
| Вмятина, забоина | Направленный свет с двух сторон, разбор по разнице теней |
| Пятно, налет, пригар | Рассеянный равномерный свет: важен контраст по яркости, а рельеф мешает |
| Скол кромки | Подсветка на просвет, дефект виден по нарушению силуэта |
Часть классов дефектов после переделки подсветки стала видна настолько уверенно, что модель перестала быть узким местом. Это неприятная для инженера правда: неделя работы со светом дала больше, чем месяц работы с архитектурой сети.
Синхронизация с линией
Деталь не ждет. Камера снимает по сигналу с датчика положения, привязанного к движению конвейера, — так кадр всегда попадает на одну и ту же фазу прохода детали. Без такой привязки часть деталей снимается в момент, когда контролируемая зона еще не вошла в кадр, и система молча их пропускает.
Отсюда и требование к бюджету времени. 8,7 миллисекунды на деталь — это не абстрактная скорость инференса, это интервал между деталями на такте линии, деленный с запасом. Результат должен успеть дойти до исполнительного механизма отбраковки раньше, чем деталь до него доедет физически.
Где брать дефекты, которых почти нет
Главная беда обучения на производстве: хорошая линия дает мало брака. На тысячу нормальных деталей приходятся единицы дефектных, и стандартное обучение на таком перекосе вырождается — модели выгодно всегда отвечать «годно» и быть правой в 99% случаев.
Что сработало:
- Архив рекламаций. Служба качества хранит фотографии дефектов годами. Это самая ценная и самая недоиспользуемая обучающая выборка на любом заводе.
- Дефекты, сделанные руками. Технолог наносит характерные повреждения на списанные детали. Выглядит грубо, но закрывает редкие классы.
- Обучение на норме. Часть контроля построена на модели нормальной поверхности: все, что заметно отклоняется от привычного вида, уходит в разбор человеку. Так ловятся дефекты, которых на обучении не было вообще.
Последний пункт закрывает вопрос, который заказчик задает всегда: а что будет с новым, невиданным дефектом. Ответ честный: он не будет классифицирован, но он будет замечен как аномалия и попадет к контролеру.
Отбраковка не сразу в мусор
Система не выбрасывает деталь. Она раскладывает поток на три части: явно годное идет дальше, явный брак снимается с линии, спорное уходит на стол контролера. Доля спорного — рабочий регулятор: технолог сам решает, сколько человеческого внимания он готов купить и на сколько при этом уменьшатся оба типа ошибок.
Такая схема еще и дает бесплатную разметку: каждое решение контролера по спорной детали возвращается в обучающую выборку с готовой меткой.
Дрейф, который приходит через месяц
Линия живет: меняется поставщик заготовок, подтачивается инструмент, пылится оптика, кто-то сдвигает светильник шваброй. Модель, идеальная в день сдачи, через два месяца тихо теряет несколько процентов.
Поэтому в контур встроен постоянный контроль: доля отбраковки по сменам, распределение уверенности модели, эталонная деталь, которую прогоняют по линии раз в смену. Уход любого из этих показателей за коридор — повод для инженера прийти раньше, чем начнутся рекламации.
Что мы не берем на себя
- Внутренние дефекты. Поверхностный контроль по камере не видит того, что под металлом, — это ультразвук и рентген.
- Геометрию и размеры с высокой точностью. Для этого нужны измерительные системы, а не детекция.
- Юридическое решение о годности. Система сортирует поток, а заключение подписывает ОТК. Мы принципиально не подменяем контролера в документах.
Что забирает завод
Кроме собственно контроля — статистику дефектов по времени, по смене, по партии заготовок. Обычно это первое, ради чего проект окупается вторично: становится видно, что три четверти брака приходятся на конкретную ночную смену или на конкретную партию сырья.
Задачи этого класса разбираются в компьютерном зрении, требования к вычислителю у линии — в edge-направлении, прикидка бюджета — в калькуляторе.