Разработка системы автоматизации визуального контроля маркировки шин на производственной линии с использованием машинного зрения

Статья посвящена решению задач разработки системы машинного зрения для автоматического контроля процесса маркировки шин после операции балансировки в ЗАО «Воронежский шинный завод». Разработана структура системы визуального контроля на базе контроллера SIMATIC S7-1500, модулей ввода/вывода SM 521, SM 522, панели оператора SIMATIC HMI TP1200 Comfort Panel и камеры машинного зрения AR0234. Выбор камеры AR0234 обусловлен не только её высоким разрешением и высокой частотой кадров, что позволяет фиксировать маркировочную точку на движущейся шине без смазывания изображения, но и спектральными характеристиками её КМОП-сенсора. Алгоритм функционирования системы контроля реализуется следующим образом. После завершения операции балансировки и нанесения маркировочной точки шина поступает в зону визуального контроля. Камера машинного зрения выполняет захват изображения поверхности шины в заданной области. Осуществляется предварительная фильтрация для подавления шумов и повышения контрастности изображения. Далее выполняется сегментация изображения с целью выделения области, которая соответствует маркировочной точке. Цветовое пространство RGB, традиционно используемое для представления изображений, объединяет информацию о цвете и яркости, что делает пороговую обработку чувствительной к перепадам освещенности. В отличие от RGB, пространство HSV разделяет цветовой тон, насыщенность и яркость, что позволяет выполнять сегментацию по цвету независимо от уровня освещения. В системе контроля предлагается преобразование пространства RGB в HSV. После преобразования каждого пикселя изображения в цветовое пространство HSV для выделения маркировочной точки применяется метод пороговой сегментации, основанный на сравнении цветовых характеристик пикселей с эталонными значениями, соответствующими типам маркировки. После выделения области изображения производится вычисление пространственного положения точки относительно принятой системы координат и определение ее цветовых характеристик. Результаты обработки изображения передаются в управляющий контроллер SIMATIC S7-1500, где выполняется их сопоставление с технологической информацией, полученной от балансировочного станка по протоколу PROFINET. Разработанная система машинного зрения позволяет минимизировать ошибки ручной проверки шин и повысить объективность контроля их качества.