Разработка комплекса контроля качества розлива напитков и этикетирования стеклянных бутылок с использованием технического зрения

Аннотация

Разработка комплекса контроля качества розлива напитков и этикетирования стеклянных бутылок с использованием технического зрения.

Выпускная квалификационная работа. с. 70.

В данной выпускной квалификационной работе разработана система контроля качества стеклянной упаковки с применением машинного зрения. В ходе работы выполнен обзор существующих решений, сформированы требования к системе, разработана архитектура комплекса, реализован свой собственный датасет и обучена модель на основе YOLOv8. Разработан программный интерфейс. Система была протестирована и показала свою отличную работоспособность, что подтверждает её готовность к дальнейшему внедрению и доработке.

Рис. 30, табл. 8, прил. 1, литературных источников – 15

Annotation

Development of a quality control system for beverage bottling and labeling of glass bottles using technical vision.

Final qualifying workp. 70.

In this final qualifying work, a quality control system for glass packaging using machine vision has been developed. In the course of the work, an overview of existing solutions was performed, system requirements were formed, the architecture of the complex was developed, its own dataset was implemented, and a YOLOv8-based model was trained. A software interface has been developed. The system has been tested and has shown its excellent performance, which confirms its readiness for further implementation and refinement.

Illustrations - 30, tables - 8.

Содержание

Введение. 8

1. Анализ предметной области.. 9

1.1.Постановка задачи.. 9

1.2. Анализ предметной области.. 10

1.2.1. Аппаратная часть. 10

1.2.2. Программная часть. 12

1.2.3. Применение в промышленности.. 14

1.3. Роль машинного обучения в системах технического зрения. 15

1.4. Анализ проблемы контроля качества розлива и этикетирования. 15

1.4.1. Требования нормативных документов. 16

1.4.2. Недостатки ручного контроля. 17

1.4.3. Необходимость автоматизации.. 17

1.5. Анализ существующих российских решений контроля качества стеклянной тары18

1.6. Выводы по главе 1.. 20

2. Проектирование программно-аппаратного комплекса. 21

2.1. Требования к системе контроля качества розлива. 21

2.1.1. Общие требования. 21

2.1.2. Функциональные требования. 21

2.1.3. Требования к качеству и надёжности.. 21

2.1.4. Требования к безопасности.. 22

2.1.5. Требования к интерфейсу пользователя. 22

2.1.6. Требования к документации и сопровождению... 23

2.2. Архитектура системы.. 24

2.3. Аппаратная часть. 29

2.4 Программная часть. 30

2.5 Разметка и обучение модели.. 33

2.5.1. Разметка в MakeSense.ai 34

2.6. Алгоритмы распознавания. 44

2.6.1. Принятие решений44

2.6.2. Обработка отдельных объектов. 44

2.6.3. Условия съёмки и возможные сбои.. 45

2.7. Перспективы внедрения и масштабирования. 45

2.7. Выводы по главе 2.. 47

3. Реализация программно-аппаратного комплекса. 48

3.1. Подготовка среды разработки.. 48

3.2. Реализация пользовательского интерфейса. 49

3.3 Подключение модели и обработка видеопотока. 52

3.3.1. Визуализация результатов. 52

3.4. Логика принятия решений, сигнализация и логирование. 54

3.4.1. Сценарии оценки и правила классификации брака. 54

3.4.2. Звуковая и текстовая сигнализация. 54

3.4.3. Логирование событий.. 54

3.5. Тестирование и отладка. 55

3.6. Вывод по главе 3.. 56

4. Экономическое обоснование разработки.. 57

4.1. Календарный план-график выполнения работ. 57

4.2. Расчет трудоёмкости разработки.. 58

4.3. Затраты на проект. 59

4.4. Оценка экономического эффекта от внедрения проекта разработки.. 60

4.5. Расчёт годовой экономии.. 60

4.6. Вывод по главе 4.. 61

Заключение. 62

Список использованной литературы.. 63

Список сокращений.. 64

Приложение 1.. 66

Введение

В современных условиях промышленности повышаются требования к качеству выпускаемой продукции, особенно это заметно в пищевой отрасли. Нарушения при розливе напитков или неправильное этикетирование могут повлиять, как и на внешний вид товара, так и на его потребительские характеристики. Такие ситуации могут отразиться на репутации бренда и финансовых показателях предприятия. В нынешних реалиях ручной контроль уже устарел и не успевает справляться с требованиями массового и быстрого производства.

Одним из более перспективных и современных направлений решения этой проблемы направлений решения этой проблемы является применение автоматизированных систем технического зрения. Такие системы способны в реальном времени обнаруживать различные отклонения от нормы: недолив, перелив, отсутствие или повреждение этикетки, дефекты на самих бутылках. Заметив отклонения система, сама просигнализирует о необходимости вмешательства или автоматически отбракует всю некачественную продукцию.

Целью данной работы является разработка комплекса для автоматического контроля качества розлива напитков и нанесения этикетки на стеклянные бутылки на основе технологий технического зрения. Предлагаемое решение включает в себя средства цифровой обработки изображений, алгоритмы анализа, а также аппаратную часть, обеспечивающую съемку и передачу визуальных данных.

Разрабатываемая система отличается от существующих решений доступностью, модульностью и возможностью адаптации под различные типы бутылок и производственные условия. Кроме того, предполагается реализация прототипа, ориентированного на применение в учебных целях или с потенциальным внедрением в условиях малого производства.