Автоматизация контроля качества

Ключом к поддержанию и повышению точности дозирования компонентов является систематическое использование данных технологического процесса. Таким образом процесс дозирования становится управляемым.

Для дозирующих установок мы предлагаем к применению статистический контроль точности. Метод прост и основан на выборочных распределениях данных, автоматически получаемых с датчиков обратной связи непосредственно в процессе дозирования.

При построении систем контроля точности дозирующего оборудования мы руководствуемся документами: 

ГОСТ Р ИСО 7870-1-2011 Статистические методы Контрольные карты Часть 1 Общие принципы

ГОСТ Р ИСО 7870-2-2015 Статистические методы Контрольные карты Часть 2 Контрольные карты Шухарта

ГОСТ Р ИСО 7870-3-2013 Статистические методы Контрольные карты Часть 3 Приемочные контрольные карты

ГОСТ Р ИСО 7870-3-2013 Статистические методы Контрольные карты Часть 4 Карты кумулятивных сумм

Автоматизация статистического контроля точности в промышленном производстве

Идея статистического контроля точности состоит в том, чтобы сделать процесс дозирования компонентов стабильным во времени, а затем поддерживать его стабильность.
Изменения результата процесса дозирования происходят даже на самом тщательно изготовленном дозирующем оборудовании, например, из-за изменений в сырье, изменений окружающей температуры и влажности. Отклонения системы дозирования по общей причине — это присущая технологическому процессу изменчивость из-за множества причин, которые всегда присутствуют на производстве.

Процесс производства находится в стабильном состоянии

Когда нормальное функционирование процесса дозирования нарушается, к отклонениям по общей причине добавляется отклонение по особой причине. Необходимо выяснить, что стоит за отклонением по особой причине, и устранить эту причину, чтобы восстановить стабильное функционирование процесса дозирования.

 

Процесс производства нестабильный. Фиксируются превышения предельных значений

Процесс производства нестабильный. Все результаты дозирования превышают уставку

Процесс производства нестабильный. Наблюдается тренд результирующего значения

Процесс производства нестабильный. Присутствует цикличность результата дозирования

Процесс производства нестабильный. Абсолютное отсутствие отклонений в результатах дозирования

Система контроля точности различает общие отклонения процесса дозирования от отклонений по особым причинам и формирует соответствующее сообщение в журнале событий. Графическое и численное представление данных помогает оператору принять правильное решение.  

Преимущества применения предупредительного контроля точности промышленных систем производства 

Основной смысл применения статистического контроля точности заключается в своевременном устранении ошибок работы дозирующих систем. Это снижает расходы на отбраковку, экономит сырье, повышает производительность технологического оборудования и обеспечивает стабильный уровень качества готовой продукции.

Применение машинного зрения в системах статистического контроля качества

В качестве примера рассмотрим систему контроля уровня заполнения на разливочной линии. Каждая бутылка проходит через контрольный датчик положения конвейера, который дает сигнал готовности для системы машинного зрения. Одновременно со вспышкой стробоскопа выполняется снимок бутылки.

Если система обнаруживает, что бутылка заполнена ненадлежащим образом (сбой), она сигнализирует об отбраковке бутыли. Оператор может просматривать отбракованные бутылки и текущую статистику процесса на дисплее.

Системы машинного зрения также могут выполнять линейные измерения, например, определять зазор свечи зажигания или предоставлять информацию о местоположении, которая помогает роботу выравнивать детали в производственном процессе.

Преимущества машинного зрения в процессах статистического контроля качества

На производственной линии система машинного зрения может проверять сотни или даже тысячи деталей в минуту.

Система машинного зрения, построенная на хорошей оптике, может легко проверять детали объекта, которые слишком малы, чтобы их можно было увидеть человеческим глазом.

Устраняя физический контакт между системой контроля качества и тестируемыми деталями, машинное зрение предотвращает повреждение деталей и сокращает время обслуживания и расходы, связанные с износом механических компонентов.

Машинное зрение дает дополнительные преимущества в плане безопасности и эксплуатации, сокращая участие оператора в производственном процессе.

Исключение оператора предотвращает загрязнение чистых помещений и обеспечивает защиту людей от опасных сред.

Статистический контроль качества помогает улучшать показатели производственного процесса

 

Более высокое качество	Осмотр, измерение, калибровка и проверка сборки
Повышенная производительность	Повторяющиеся задачи, которые раньше выполнялись вручную
Гибкость производства	Измерение и калибровка / управление роботом
Меньшее время простоя оборудования и время на переналадку	Запрограммированные переналадки
Более полная информация и более строгий контроль процесса	Задачи, выполняемые вручную, теперь могут обеспечивать обратную связь с компьютерными данными
Низкие капитальные затраты на оборудование	Добавление зрения к машине повышает ее производительность, снижает моральный износ
Снижение производственных затрат	Экономия на оперативном персонале и площади
Обнаружение дефектов в процессе производства	Снижение доли брака
Складские операции и маркировка	Оптическое распознавание и идентификация символов и обозначений

Компоненты систем статистического контроля качества

Основные компоненты системы машинного зрения включают освещение, объектив, датчик изображения, систему обработки изображений и средства связи.

 

Освещение освещает проверяемую деталь, выделяя ее элементы, чтобы их можно было четко увидеть с помощью камеры. Объектив захватывает изображение и представляет его сенсору в виде света. Датчик в камере машинного зрения преобразует этот свет в цифровое изображение, которое затем отправляется процессору для анализа.

Обработка зрения состоит из алгоритмов, которые просматривают изображение и извлекают необходимую информацию, проводят необходимую проверку и принимают решение. Наконец, обмен данными обычно осуществляется либо дискретным сигналом ввода-вывода, либо данными, отправляемыми по последовательному соединению на устройство, которое регистрирует информацию или использует ее.

Большинство аппаратных компонентов машинного зрения, таких как модули освещения, датчики и процессоры, доступны в готовом виде. Системы машинного зрения можно приобрести как интегрированную систему со всеми компонентами в одном устройстве.

Автоматизация контроля качества свещения

Освещение является одним из ключевых факторов к успешным результатам применения машинного зрения. Системы машинного зрения создают изображения, анализируя отраженный от объекта свет, а не анализируя сам объект. Техника освещения включает в себя источник света и его размещение по отношению к детали и камере. Конкретный метод освещения может улучшить изображение таким образом, что оно сведет на нет одни особенности и подчеркнет другие, путем выделения части, которая затемняет детали поверхности, чтобы можно было, например, измерить ее края.

Фоновое освещение

Фоновое освещение улучшает очертания объекта для приложений, которые требуют только внешних или краевых измерений. Подсветка помогает обнаруживать формы и делает измерение размеров более надежным.

Осевое рассеянное освещение

Осевое рассеянное освещение направляет свет в оптический путь сбоку (коаксиально). Полупрозрачное зеркало, освещенное сбоку, освещает деталь сверху вниз. Деталь отражает свет обратно в камеру через полупрозрачное зеркало, в результате чего получается очень равномерно освещенное и однородное изображение.

Структурированный свет

Структурированный свет — это проекция светового узора (плоскость, сетка или более сложная форма) под известным углом на объект. Это может быть очень полезно для независимого от контраста контроля поверхности, получения информации о размерах и расчета объема.

Освещение в темном поле

Направленное освещение легче выявляет дефекты поверхности и включает освещение в темном и светлом поле. Освещение в темном поле обычно предпочтительнее для низкоконтрастных приложений. При освещении темным полем зеркальный свет отражается от камеры, а рассеянный свет от текстуры поверхности и изменений высоты отражается в камеру.

Освещение светлого поля

Освещение в светлом поле идеально подходит для высококонтрастных приложений. Однако остронаправленные источники света, такие как натриевые и кварцевые галогенные лампы высокого давления, могут давать резкие тени и, как правило, не обеспечивают равномерного освещения по всему полю зрения. Следовательно, горячие точки и зеркальные отражения на блестящих или отражающих поверхностях могут потребовать более рассеянного источника света, чтобы обеспечить равномерное освещение в светлом поле.

Рассеянное купольное освещение

Рассеянное купольное освещение дает наиболее равномерное освещение интересующих объектов и может маскировать неровности, которые не представляют интереса и могут сбивать с толку сцену.

Стробоскопическое освещение

Стробоскопическое освещение используется в высокоскоростных приложениях, чтобы заморозить движущиеся объекты для исследования. Использование стробоскопа также помогает предотвратить размытие.

Объектив

Объектив захватывает изображение и передает его на датчик изображения в камере. Объективы различаются оптическим качеством и ценой, используемые объективы определяют качество и разрешение захваченного изображения. Большинство камер систем машинного зрения предлагают два основных типа объективов: сменные объективы и фиксированные объективы.

Правильное сочетание линзы и удлинителя позволит получить наилучшее изображение. Фиксированная линза как часть автономной системы технического зрения обычно использует автофокусировку, которая может быть либо линзой с механической регулировкой, либо жидкой линзой, которая может автоматически фокусироваться на детали. Объективы с автофокусом обычно имеют фиксированное поле зрения на заданном расстоянии.

Датчик изображения

Способность камеры фиксировать правильно освещенное изображение проверяемого объекта зависит не только от объектива, но и от датчика изображения внутри камеры. Датчики изображения обычно используют устройство с зарядовой связью или технологию комплементарного оксида металла и полупроводника для преобразования света (фотонов) в электрические сигналы (электроны).

По сути, работа датчика изображения состоит в том, чтобы улавливать свет и преобразовывать его в цифровое изображение, балансируя шум, чувствительность и динамический диапазон. Изображение представляет собой набор пикселей. Низкое освещение создает темные пиксели, а яркий свет создает более яркие пиксели.

Важно убедиться, что камера имеет правильное разрешение сенсора для приложения. Чем выше разрешение, тем больше деталей будет на изображении и тем точнее будут измерения. Размер детали, контрольные допуски и другие параметры определяют требуемое разрешение.

Обработка информации

Обработка — это механизм извлечения информации из цифрового изображения, который может выполняться снаружи в системе на базе ПК или внутри автономной системы машинного зрения. Обработка выполняется программно и состоит из нескольких шагов.

Сначала изображение поступает с датчика изображения. В некоторых случаях может потребоваться предварительная обработка для оптимизации изображения и выделения всех необходимых функций.

Затем программное обеспечение находит определенные функции, проводит измерения и сравнивает их со спецификацией. Наконец, принимается решение и сообщается о результатах.

Хотя многие физические компоненты системы машинного зрения (например, освещение) имеют сопоставимые характеристики, алгоритмы системы машинного зрения выделяют их и должны занимать первое место в списке ключевых компонентов для оценки при сравнении решений.

В зависимости от конкретной системы или приложения программное обеспечение технического зрения настраивает параметры камеры, принимает решение о соответствии или несоответствии, связывается с производственным цехом и поддерживает разработку человеко-машинного интерфейса.

Сетевой обмен данными

Поскольку в системах машинного зрения часто используются различные стандартные компоненты, эти элементы должны быстро и легко координироваться и подключаться к другим элементам машины. Обычно это делается с помощью дискретного сигнала ввода-вывода или данных, отправляемых по последовательному соединению на устройство, которое записывает информацию или использует ее.

Дискретные точки ввода-вывода могут быть подключены к программируемому логическому контроллеру (ПЛК), который будет использовать эту информацию для управления рабочей ячейкой или индикатором, например, лампой стека, или непосредственно к соленоиду, который может использоваться для запуска механизма отбраковки.

Передача данных по последовательному соединению может быть в виде обычного последовательного выхода RS-232 или Ethernet. В некоторых системах используется промышленный протокол более высокого уровня, такой как Ethernet/IP, который может быть подключен к устройству, такому как монитор или другой интерфейс оператора, чтобы обеспечить интерфейс оператора, специфичный для приложения, для удобного использования.

Примеры применения систем машинного зрения для контроля качества

Машинное зрение — это автоматическое получение информации из цифровых изображений для контроля процесса или качества.

Большинство производителей используют автоматизированное машинное зрение вместо операторов-инспекторов, потому что оно лучше подходит для повторяющихся задач проверки качества. Это быстрее, объективнее и работает непрерывно. Машинное зрение может проверять сотни или даже тысячи деталей в минуту и обеспечивает более стабильные и надежные результаты контроля 24 часа в сутки, 7 дней в неделю.

Измерение, подсчет, определение местоположения и декодирование — вот некоторые из наиболее распространенных применений машинного зрения в современном производстве.

Сокращая количество дефектов, повышая производительность, способствуя соблюдению нормативных требований и отслеживая детали с помощью машинного зрения, производители могут сэкономить деньги и повысить рентабельность.

Автоматизация входного контроля сырья, комплектующих, энергоносителей. Статистическое управление качеством в процессе производства

 

Входной контроль проводят с целью предотвращения запуска в производство сырья и комплектующих, не соответствующих требованиям конструкторской и нормативно-технической документации, договоров на поставку и протоколов разрешения.

Разработка испытательного стенда греющих плит, Завод слоистых пластиков, Санкт-Петербург

Автоматизированный входной контроль качества позволяет упростить процедуру проверки.

В декабре 2017 года компания РИТМ выполняла проектирование и внедрение испытательного стенда составокомплектов нагревательных плит для нужд ООО «Уральские локомотивы», Заказчик – ООО «Завод слоистых пластиков».

Стенд выполнял проверку качества закупаемых электронных компонентов.

При испытаниях на автоматизированных стендах опытные образцы, отбираемые из партий поставок, подвергаются действию нагрузок и воздействий, сопоставимых или превышающих нагрузки и воздействия в реальных условиях. Такие автоматизированные испытательные стенды бывают универсального назначения, а также для проведения отдельного вида испытаний.

Этому виду контроля могут подвергаться параметры закупаемых энергоносителей, такие их характеристики, как температура пара или напряжение электроэнергии.

Целью проведения входных испытаний является проверка реакции образца на специфические воздействия и предельные значения нагрузок и соответствие пределам допусков.

 

Автоматизация входного контроля количественных характеристик

 

Этот вид контроля распространяется на количественные характеристики поставок, таких как объем, масса, габаритные размеры и т.п.

Контроль загрузки цементных силосов, элеватор Обводный, Санкт-Петербург

Автоматизация этого вида контроля выполняется с помощью контрольно-измерительной аппаратуры и средств автоматики.

Специалистами компании РИТМ в октябре-декабре 2017 года выполнялись работы по проектированию, программированию и внедрению системы контроля и диспетчеризации транспортной системы разгрузки 22 цементных силосов, общей мощностью хранения 16 тысяч тонн.

Средства измерений и испытательное оборудование, используемое при входном контроле, выбирают в соответствии с требованиями нормативов на контролируемую продукцию.

Если метрологические средства и методы контроля отличаются от указанных в нормативной документации, то потребитель согласовывает технические характеристики используемых средств и методы контроля с поставщиком, Государственной приемкой или представительством заказчика.

Межоперационный статистический контроль качества технологических процессов

 

Компания РИТМ предлагает этот метод контроля производственного процесса для выполнения предупредительного контроля качества продукции «непосредственно в процессе производства».

Контроль технологических параметров вулканизации РТИ, Красный треугольник, Санкт-Петербург

Весной 2017 года компанией РИТМ были выполнены проектирование и монтаж системы управления паровой вулканизации резины. Заказчик - ОАО «Спецпластина» (Красный Треугольник). Для работы с контролем качества параметров вулканизации выполнена диспетчеризация работы автоклава на базе ПО МастерСкада, позволяющая вести историю технологических параметров процесса вулканизации.

Основным инструментом метода является контрольная карта  — график отслеживаемого параметра, его допусков и контрольных границ для визуализации стабильности и предсказуемости производственного процесса и для предупреждения выпуска брака.

Практический опыт внедрения позволяет говорить об эффективности применения статистических методов контроля качества на предприятиях.

Применение программ статистического управления качеством в испытательных стендах позволяет предприятию быть уверенным, что данные, влияющие на процесс принятия решений о качестве продукции, собраны точно и своевременно. Исключается человеческий фактор.

 

Мониторинг и автоматизированный контроль параметров географически распределенных объектов

 

Вопрос контроля качества для территориально распределенных производств решается с помощью объединения технологий и средств автоматизации и коммуникации.

Шкафы радиостанции Rateos, на базе SIMATIC S7-1200, г. Сахалин

В сентябре 2017 года компанией РИТМ выполнялись сборочные работы партии шкафов централизованного сбора и контроля технологических параметров по беспроводному каналу радиостанции Rateos, на базе контроллера SIMATIC S7-1200 для нужд РН-Сахалинморнефтегаз. Заказчик - ООО «Кронштадт». 

На практике стараются придерживаться общепринятых промышленных стандартов и методик измерения и контроля качественных показателей образов и оборудования. Качественные показатели продукции собираются в режиме реального времени.

Собранные статистические данные обрабатываются и отображаются на экране автоматизированного рабочего места оператора, где графики контрольных карт строятся с контрольными границами и границами допусков, для отслеживания выхода значений за допустимые диапазоны.

Метод статистического контроля является универсальным и опирается на автоматизированный сбор и компьютерную обработку данных. Может быть одинаково успешно применен для входного контроля сырья, контроля брака собственной продукции, контроля качества производственного процесса, контроля качества условий хранения и пр.

 

Автоматизация выходного приемочного контроля готовой продукции. Отбраковка

 

Цель автоматизации выходного контроля — упрощение процедуры контроля соответствия качества готовых изделий требованиям стандартов или технических условий, выявление возможных дефектов. Если все условия выполнены, поставка продукции разрешается.

Система отбраковки пакетированного чая по массе, чайная фабрика ОРИМИ, Санкт-Петербург

В апреле 2015 года компания РИТМ выполняла работы по по модернизации системы контроля чаеразвесочной машины IMA C23 на производственной площадке чайной фабрики "Орими Трейд". Планом модернизации предусматривалось программирование автоматизированной системы управления отбраковкой  на базе одного свободно программируемого логического контроллера.

Приемо-сдаточный контроль является результирующим этапом, подводящим итог всего технологического процесса. Автоматизация выходного контроля дает оценку эффективности действующей на предприятии системы качества.

На этом этапе идет централизованный сбор наиболее полной информации для совершенствования системы управления качеством на предприятии.

В целом, проверка качества продукции на выходе может использоваться для обеспечения оперативной обратной связи с целью проведения корректирующих воздействий в отношении товаров, процесса или системы качества.

 

Автоматизированные испытательные стенды

 

Автоматизированный испытательный стенд представляет собой совокупность технологической оснастки для закрепления испытуемого образца, подсистемы нагрузки образца (вибрационную, температурную, электрическую или прочую, в зависимости от типа испытаний), контрольно-измерительной аппаратуры, предназначенной для снятия показаний и программного комплекса - для вычислений, мониторинга отчетов, хранения истории и печати протоколов испытаний согласно действующим ГОСТам.         

Разработка испытательного стенда динамики гидроамортизаторов, АЭС, г. Удомля

В феврале 2017 года специалистами РИТМ разрабатывался проект автоматизированного испытательного стенда МГА-500, предназначенного для проверки статических и динамических параметров гидроамортизаторов, применяемых на современных АЭС. Заказчик - ПАО «Альянс».

Преимуществом испытаний на автоматизированном стенде перед испытаниями в реальных условиях является возможность оценки реакции объекта на определённый тип и величину воздействия при прочих фиксированных параметрах, что позволяет выявить скрытые конструктивные недостатки. Разрабатываемые автоматизированные программно-аппаратные комплексы могут включать в себя испытательное оборудование любого типа.

Стенды дают возможность проверять материал на устойчивость к разным по типу воздействиям.

Такое оборудование является сегодня достаточно востребованным на многих производственных предприятиях разной сферы деятельности.

Применимо для испытаний как сырья, так и готовых изделий. Позволяет определять различные физические, химические, электромагнитные показатели, устойчивость к сжатию или растяжению, склонность материалов к деформации, определяют показатели трения, статистической усталости и т.д.

Контроль соблюдения рецептуры технологического процесса

 

Продукт разрабатывают технологи, а инженеры создают оборудование для стабильного его выпуска в соответствии с техническими условиями, определяемым технологами. Это определяет качество итоговой продукции.

Модернизация АСУ ТП трехслойного ДСП, Росплит, Нижегородская обл.

Компанией РИТМ в сентябре 2012 года была проведена модернизация системы автоматизированного управления технологического процесса производства ДСП и автоматизация участка клееподготовки с контролем рецептов клеевых смесей.

Качество и производственный процесс в соответствии со стандартом определяются сочетанием точного контроля сырья и контроля работы оборудования на всех стадиях технологического процесса, а также статистическими методами проверки качества готового продукта. К последнему относится контроль по массе, качественный анализ и проверка качества упаковки.

Контроль за рецептурой осуществляется с помощью контрольно-измерительной аппаратуры, датчиков. Обратная связь и регулировка идет через управление дозаторами, питателями, пропорциональными кранами и другими исполнительными механизмами.
 

 

Автоматизированная сортировка по качественному признаку

 

Автоматизированная сортировка возможна с помощью автоматических сортировочных линий для сырья или продукции, значительно минимизирующие ручной труд на складе и производстве.

Сортировка ТБО по качественным характеристикам, Санкт-Петербург

Летом 2014 года компания РИТМ выполняла эскизное проектирование комплексного автоматизированного решения по сортировке твердых бытовых отходов годовой мощностью 200 тыс. тонн. и предпроектное обследование. Заказчик - ОАО «Автопарк №1 «Спецтранс».

Сортировочные конвейеры отличаются своей простотой, надежностью, легкостью в обслуживании, масштабируемостью.

Все компоненты легко модифицируются и расширяются в дальнейшем. В зависимости от типа линии она может быть ручной или полностью автоматической.

Включение автоматической сортировочной системы в систему контроля качества и отбраковки позволит предприятию повысить производительность за счёт сокращения рабочей силы и устранения ошибок контроля, которые снизят дорогостоящие возвраты и многочисленные жалобы клиентов. Продукция обрабатывается быстрее и непрерывно.

 

Печать отчетов и протоколов испытаний

Архивирование журналов работы

 

В ходе технологического процесса персонал предприятия должен строго соблюдать установленный технологической инструкцией режим. Фактическую информацию по всем параметрам процесса необходимо заносить в специальные журналы, которые ведутся для отдельных участков производства.

Система контроля стерилизации консервов, Рыбокомбинат "Пищевик", Санкт-Петербург

В сентябре 2015 года компания РИТМ выполняла работы по автоматизации работы автоклавного цеха с помощью автоматизированной системы управления стерилизацией консервов модульного типа.

Любое технологическое оборудование может быть оснащено контрольно-измерительными приборами с возможностью регистрации процессов.

Технологический процесс регистрируют по показаниям этих приборов. Если в процессе производства контрольно-измерительные приборы регистрируют отклонения в отношении температуры, давления, концентрации или каких-то других технологических параметров, по сравнению с утвержденными технологом, то эта партия продукции считается непригодной для реализации и направляется на переработку.

При работе с автоматизированной системой контроля качества хранение всех графиков, технологических режимов, рецептуры, продолжительности этапов, значений критичных параметров ведутся автоматически.

Автоматическая система контроля качества может дублировать показания механических приборов на средствах индикации и экранах операторов.

Визуализация процесса гибко дополняется системой печати отчетов, протоколов и графиков, настроенной под соответствующие условия работы для каждого предприятия индивидуально.

Печатные формы соответствуют действующим ГОСТам и действующей нормативной документации.

Контрольно-измерительные приборы и средства автоматического регулирования, установленные на технологическом оборудовании, проверяются в соответствии с правилами Государственной системы обеспечения единства измерений ПР 50.2006-94.

Сертификат на шкафы промышленной автоматизации

 

 

Связаться с нами по вопросам разработки и внедрения систем контроля качества можно несколькими способами:

- оформить заявку или отправить вопрос на сайте, через форму обратной связи;
- позвонить по телефону (812) 493-20-71;
- выбрать удобный для вас вариант связи на странице Контакты