Машинное зрение

Машинное зрение

Технологии машинного зрения хорошо известны в промышленной автоматике. Необходимое уточнение: это не обязательно «зрение» в общеупотребительном смысле – речь идет о различных средствах, позволяющих системе управления «увидеть» реальное положение инструмента, то есть получить обратную связь, необходимую для оценки дальнейших действий.

В нашей системе управления машинное зрение используется для перемещения и позиционирования очистной насадки. Система воспроизводит действия оператора – сперва нужно переместить очистную насадку к очередной очищаемой трубки. Насадка смонтирована на полужестком пластиковом шланге («гибкая пика») и может также двигаться податчиком вперед и назад вдоль оси очищаемой трубки. Поэтому после перемещения насадку необходимо позиционировать по оси трубки, а затем перед включением высокого давления – удостовериться, что торец трубки не забит отложениями, и насадке ничто не помешает двигаться вперед.

Для оператора эта задача очевидна – но нам необходимо обеспечить такую же «очевидность» для системы управления. Машинное зрение основано на использовании распознавания контуров торцов трубок на трубной доске (торцевая часть теплообменника). Для обеспечения необходимой контрастности трубная доска освещается фонарем, затем промышленная видеокамера высокого разрешения «рассматривает» всю картинку трубной доски с контурами трубок. Распознаванием контуров трубок занимается нейросеть, специально обученная на выявление объектов в форме окружностей. Распознавание происходит в реальном времени, полученное изображение трубной доски с выделенными нейросетью контурами трубок проходит обработку компьютером, который определяет оси отверстий трубок. Далее остается лишь задать «нулевую отметку» — трубку, с которой начнется процесс очистки.

Работа оптической системы распознавания продублирована механическим датчиком, который смонтирован на податчике поблизости от очистной насадки. При подаче насадки вперед, по оси распознанного контура – первым «проверяет» торец трубки механический датчик. Если засора нет, то насадка начинает подаваться вперед, датчик остается в начале трубки, а система «получает разрешение» на включение высокого давления и выполнение очистки. Если же механический датчик обнаруживает засор в самом торце и упирается в него, то это «запрещает» системе дальнейшее перемещение насадки и подачу высокого давления: данная трубка помечается в памяти системы особым образом, а система перемещает насадку к следующей трубке. Помеченная трубка в дальнейшем осматривается оператором, а её очистка выполняется в особо тщательном режиме с дополнительной защитой. Такая мера предосторожности необходима, чтобы избежать повреждения очистной насадки, а также оградить оператора от факторов воздействия струи высокого давления: брызг и разлетающихся фрагментов отложений.

При выполнении очистки система машинного зрения также позволяет контролировать ход очистки дистанционно, а при ручных и полуавтоматических операциях также дистанционно перемещать и позиционировать очистную насадку.

Дальнейшее развитие системы машинного зрения идет по пути непрерывного обучения нейросети на известных примерах теплообменников: система становится все более «умной» и гораздо точнее распознает нестандартные ситуации в конфигурациях трубок, способах обработки торцевых засоров, способах распознавания габаритов трубной доски.

Мы стремимся к тому, чтобы система машинного зрения обеспечивала все более и более автономную работу, занимая минимум внимания оператора – например, не тратить время на задание начальной трубки для начала процесса очистки. В настоящее время один оператор может управлять тремя роботизированными комплексами одновременно. При этом системы машинного зрения разрабатываются нами как универсальные решения, которые в дальнейшем будут использоваться в роботизированных комплексах различного назначения.

Преимущества

Высокая производительность
Микрогидроударная технология позволяет выполнять работу в пять раз быстрее, чем очистка сверхвысоким давлением – благодаря уникальным свойствам микрогидроударного эффекта
Низкое энергопотребление
Микрогидроударная очистка позволяет выполнять работу с давлением рабочей жидкости, вдвое меньшим, чем обычная очистка сверхвысоким давлением – при этом энергоэффективность увеличивается в два раза
Стоимость оборудования
Работа с меньшими давлениями требует существенно меньших затрат на приобретение и обслуживание оборудования
Широкий диапазон применения
От очистки хрупких поверхностей и до разрушения бетонных и кирпичных конструкций — за счет изменения широкого диапазона микрогидроударного эффекта
Экологичная технология
Процесс очистки не требует применения химических реагентов, возможна реализация замкнутого цикла использования технологической воды
Простота и доступность
Возможность использования пресной или морской воды без специальной подготовки и добавок
Автономность работы
Широкий диапазон компактных и простых в обслуживании насосных установок, работающих от собственных источников энергии
Безопасность применения
Эффект микрогидроудара образуется при давлении около 200 бар, поэтому инструменты не требуют применения специальных мер защиты, специфических для оборудования сверхвысокого давления
Ремонт и обслуживание