基于5G+工業(yè)邊緣云的機(jī)器視覺帶鋼表面檢測平臺
作為全球通信技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，中興通訊在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大視頻、能源等行業(yè)領(lǐng)域形成超過30個5G+系列解決方案并成功實(shí)踐了50多個示范項(xiàng)目，與超過300個行業(yè)客戶建立戰(zhàn)略合作，合力部署5G應(yīng)用。與超過200家行業(yè)領(lǐng)先的產(chǎn)品提供商達(dá)成合作，推出面向不同行業(yè)基于5G的解決方案。
5G基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用推廣涉及高額持續(xù)的投入和長時間的積累，不僅需要龍頭企業(yè)引領(lǐng)，更加需要政府、企業(yè)、聯(lián)盟和科研院所等多方力量協(xié)同，共同構(gòu)建開放共享的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
一、 項(xiàng)目概況
鋼鐵行業(yè)是復(fù)雜流程工業(yè)的典型代表，對網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性有極高的要求，鋼鐵制造企業(yè)的生產(chǎn)線存在高溫、粉塵、腐蝕和電磁干擾等復(fù)雜、惡劣的環(huán)境，迫切需要更泛在的設(shè)備互聯(lián)、更智能的圖像識別和自動化操作控制，提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本并保障作業(yè)人員安全。
鋼鐵行業(yè)是能耗和溫室氣體排放大戶，通過5G+工業(yè)互聯(lián)，推動綠色、環(huán)保的生產(chǎn)方式，具有巨大的社會效益。
1. 項(xiàng)目背景
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，鋼鐵行業(yè)的后續(xù)加工工業(yè)正向高速度、高精度和自動化方向發(fā)展。為了發(fā)揮自動化作業(yè)線生產(chǎn)穩(wěn)定、材料利用率高、產(chǎn)品一致性好、成本低的優(yōu)勢，必然要求原材料的化學(xué)成分均勻、機(jī)械性能一致、尺寸公差小、表面質(zhì)量好。而影響帶鋼表面量的主要因素是帶鋼在制造過程中由于原材料、軋制設(shè)備和加工工藝等多方面的原因，導(dǎo)致其表面出現(xiàn)的劃痕、擦傷、結(jié)疤、粘結(jié)、輥印等不同類型的缺陷。這些缺陷不僅影響產(chǎn)品的外觀，更嚴(yán)重的是降低了產(chǎn)品的抗腐蝕性、耐磨性和疲勞強(qiáng)度等性能。數(shù)十年來一直沿用人工開卷抽檢或頻閃光法等檢測方法進(jìn)行表面質(zhì)量檢測。這些方法不能完整可靠地反映帶卷上下表面的質(zhì)量狀況，只能用于檢測運(yùn)行速度很慢的帶鋼表面，實(shí)時性差。因此，實(shí)現(xiàn)對帶鋼表面缺陷圖像的準(zhǔn)確分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對表面缺陷分類和記錄，并加以實(shí)時控制，對于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，從而提高企業(yè)競爭力將起到非常積極的作用。
2. 項(xiàng)目簡介
為解決以上表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)連接的問題，本項(xiàng)目根據(jù)鋼鐵行業(yè)的質(zhì)量檢測目前現(xiàn)狀，結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器視覺研究、5G網(wǎng)絡(luò)及MEC、大數(shù)據(jù)平臺、云計(jì)算等技術(shù)，利用工業(yè)相機(jī)拍攝高清圖片，通過5G網(wǎng)絡(luò)將檢測圖像上傳至云平臺，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析圖像數(shù)據(jù)，給出數(shù)據(jù)分析檢測結(jié)果。依托5G網(wǎng)絡(luò)的大帶寬和低時延特性，使得系統(tǒng)的高清圖像得以快速上傳和分析，滿足生產(chǎn)線高速運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。本項(xiàng)目引入MEC工業(yè)邊緣云，將本地應(yīng)用進(jìn)行數(shù)據(jù)分流，實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)不出廠，保障工業(yè)數(shù)據(jù)安全和信息安全。同時，本項(xiàng)目在帶鋼表面檢測系統(tǒng)中的圖像處理軟件、圖像拼接合成軟件、缺陷檢出算法、缺陷識別分類等模塊，在5G網(wǎng)絡(luò)中的5G模組、MEC服務(wù)器及5G核心網(wǎng)軟件均自主研發(fā)，開發(fā)基于工業(yè)邊緣云的質(zhì)量檢測算法。本項(xiàng)目為鋼鐵企業(yè)提供工業(yè)相機(jī)、5G網(wǎng)絡(luò)接入、MEC服務(wù)、工業(yè)云平臺、帶鋼表面檢測系統(tǒng)應(yīng)用等端到端解決方案，以服務(wù)模式向鋼鐵企業(yè)提供服務(wù)，減少鋼鐵企業(yè)在網(wǎng)絡(luò)、表檢系統(tǒng)方面的投資和維護(hù)成本。本項(xiàng)目可快速復(fù)制到鋼鐵行業(yè)其他產(chǎn)品的表面質(zhì)量檢測場景，也可以推廣到其他型材制造業(yè)、造紙業(yè)等行業(yè)。
3. 項(xiàng)目目標(biāo)
基于5G+工業(yè)邊緣云的機(jī)器視覺帶鋼表面檢測項(xiàng)目包括以下四個目標(biāo)：
一是提供鋼鐵企業(yè)內(nèi)網(wǎng)的5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。根據(jù)鋼鐵企業(yè)需求，建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)需求部署MEC系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)私網(wǎng)模式。
二是提供鋼鐵企業(yè)云平臺服務(wù)，可以選擇公有云模式和私有云模式。
三是提供帶有5G模組的工業(yè)相機(jī)、機(jī)器視覺的帶鋼表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)。
四是以服務(wù)模式進(jìn)行推廣，為其他鋼鐵企業(yè)或制造業(yè)企業(yè)客戶提供5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)機(jī)器視覺解決方案。
二、項(xiàng)目實(shí)施概況
中興通訊、遼寧移動和鞍鋼集團(tuán)聯(lián)合研發(fā)的“基于5G+工業(yè)邊緣云的機(jī)器視覺帶鋼表面檢測系統(tǒng)”，能夠在帶鋼高速生產(chǎn)條件下，快速拍攝帶鋼表面高清圖像并實(shí)時上傳至MEC工業(yè)邊緣云與缺陷庫進(jìn)行分析比對，通過缺陷分類記錄和實(shí)時控制，可以大幅提升識別率和產(chǎn)出率。
1. 項(xiàng)目總體架構(gòu)和主要內(nèi)容
整體解決方案分為平臺層、網(wǎng)絡(luò)層、終端層、應(yīng)用層四部分，組網(wǎng)圖如下：
終端層：使用工業(yè)相機(jī)加5G模組，實(shí)現(xiàn)高清圖像的拍攝與回傳。
網(wǎng)絡(luò)層：由5G基站和MEC組成，5G基站網(wǎng)絡(luò)覆蓋生產(chǎn)線，將回傳的數(shù)據(jù)流通過PRRU、BBU進(jìn)行編碼傳輸，在MEC處進(jìn)行信令解析，完成本地分流，將數(shù)據(jù)流解析后傳輸給云平臺層。
云平臺層：工業(yè)邊緣云提供IaaS、PaaS、SaaS服務(wù)，為工業(yè)企業(yè)提供一站式上云服務(wù)。
應(yīng)用層：表檢系統(tǒng)應(yīng)用層，包含圖像預(yù)處理、缺陷檢出、識別、信息管理等模塊。
2. 5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
無線技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括移動性剛需、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制/巡檢/維護(hù)和柔性生產(chǎn)等場景，當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域使用的無線通信協(xié)議眾多、各有不足且相對封閉，導(dǎo)致設(shè)備互聯(lián)互通難，亟需構(gòu)建一種新的無線技術(shù)體系，滿足如下特性：
? 連續(xù)覆蓋、安全性及高可靠性
? 上下行均支持高速率的數(shù)據(jù)傳輸
? 毫秒級時延的實(shí)時控制
? 支持局部區(qū)域內(nèi)海量高并發(fā)、中高數(shù)據(jù)速率的物聯(lián)網(wǎng)連接
5G具備更高的速率，更低的時延，更大的連接，有感知泛在、連接泛在、智能泛在的特點(diǎn)，5G將成為未來工業(yè)互聯(lián)的基石。本項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)架構(gòu)見下圖：
2. 具體應(yīng)用場景和應(yīng)用模式
帶鋼表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)的工作流程包括圖像采集、圖像傳輸、圖像處理、缺陷檢出、缺陷識別、缺陷信息管理等過程。系統(tǒng)的工作流程如圖所示，系統(tǒng)將采集到的帶鋼表面圖像首先通過5G網(wǎng)絡(luò)和MEC，將圖像上傳至云平臺，然后進(jìn)行圖像預(yù)處理，將多相機(jī)采集到的圖像進(jìn)行拼接及帶鋼邊部檢測等處理。預(yù)處理后的圖像一方面進(jìn)行全幅帶鋼圖像存儲及輸出，另一方面繼續(xù)對預(yù)處理后的圖像進(jìn)行分析前處理，包括降噪、缺陷輪廓增強(qiáng)等圖像處理流程。然后進(jìn)行缺陷檢出，標(biāo)注缺陷區(qū)域，再進(jìn)行缺陷識別，確定缺陷類別。最后將分析后的缺陷信息進(jìn)行信息管理及人機(jī)交互等操作。
系統(tǒng)功能簡介
（1）冷軋帶鋼表面質(zhì)量缺陷檢出；
（2）冷軋帶鋼表面質(zhì)量缺陷分類；
（3）冷軋帶鋼寬度在線檢測；
（4）冷軋帶鋼表面圖像數(shù)據(jù)存儲與查詢；
（5）冷軋帶鋼表面質(zhì)量缺陷數(shù)據(jù)存儲與查詢；
（6）冷軋帶鋼表面圖像在線監(jiān)控；
系統(tǒng)采用高速線陣CCD相機(jī)，線掃專業(yè)濾光鏡頭，高頻漫射LED線光源，保證600m/min以下級別產(chǎn)線最小精度0.18mm的圖像檢測水平。系統(tǒng)分布式架構(gòu)、全以太網(wǎng)萬兆集成通訊、UPS穩(wěn)壓供電，構(gòu)建簡單安全通訊框架，使系統(tǒng)可以長期穩(wěn)定運(yùn)行。針對酸洗冷連軋等惡劣生產(chǎn)環(huán)境，系統(tǒng)還有針對性的增加了防酸氣設(shè)計(jì)外罩、自適應(yīng)光控系統(tǒng)、無源渦流冷卻系統(tǒng)等設(shè)計(jì)。
軟件運(yùn)行平臺在保證多相機(jī)高速碎片圖像的自動拼接、精準(zhǔn)帶鋼跟蹤定位的前提下，同步實(shí)現(xiàn)對全幅帶鋼圖像的光感平衡，目標(biāo)區(qū)域標(biāo)注、數(shù)據(jù)圖像分發(fā)及優(yōu)化關(guān)系型存儲。采用標(biāo)準(zhǔn)缺陷特征模型快速處理框架，保證在線高速運(yùn)行系統(tǒng)缺陷識別執(zhí)行效率；通過基于CNN卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)+GPU深度學(xué)習(xí)框架，保證復(fù)雜、混合、輕微、模糊缺陷的精準(zhǔn)分析。系統(tǒng)還基于缺陷樣本大數(shù)據(jù)分析，確定樣本關(guān)聯(lián)模型，通過具備智能參數(shù)設(shè)定的分類模型正訓(xùn)練系統(tǒng)及誤報缺陷反訓(xùn)練系統(tǒng)保證在線生產(chǎn)操作人員可全方位自行維護(hù)表檢分析系統(tǒng)，保證系統(tǒng)分類效果的持續(xù)提升。
圖像處理方法
圖像拼接：離線時，進(jìn)行基于直方圖均衡化圖像及優(yōu)化SURF算法的離線分析，確定融合參數(shù) 。在線時，進(jìn)行基于定位橫移和灰度偏移的加權(quán)融合 。
帶鋼邊部檢測：依據(jù)帶鋼邊部與帶鋼區(qū)域的灰度波動差異及波動程度來綜合確定帶鋼邊部位置。
降噪：主要采用灰階邊緣Gauss過濾 ，有效降低圖像噪聲的干擾，并抑制偽缺陷的產(chǎn)生。
輪廓增強(qiáng)：主要采用灰度直方圖偏移方法 ，強(qiáng)化缺陷輪廓處的灰度對比度。
缺陷檢出方法
缺陷檢出是表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)的基本功能，也是最主要的功能，缺陷檢出率越高，說明系統(tǒng)對缺陷的判別能力越靈敏，通常情況我們要最大化系統(tǒng)的檢出率，而最小化系統(tǒng)的檢錯率。系統(tǒng)缺陷檢出方法主要分為三個流程。
缺陷識別方法
缺陷識別過程是人工智能技術(shù)在帶鋼表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)中最為突出的體現(xiàn)，它使帶鋼表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)具備現(xiàn)場質(zhì)檢人員的能力，能夠根據(jù)缺陷圖像的表象，判定缺陷的類別，進(jìn)而輔助操作人員對生產(chǎn)狀況作出判定并給與決策。本系統(tǒng)缺陷識別主要包括缺陷分類以及偽缺陷辨識兩部分。
缺陷識別方法采用基于特征描述、結(jié)論輸出的類決策樹分類模型。
二次分類 ：采用采用CNN深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，利用離線統(tǒng)計(jì)的各類缺陷經(jīng)典域及擴(kuò)展域及在線有教師的模型訓(xùn)練，持續(xù)豐富運(yùn)行模型，在線智能判定缺陷類別歸屬。
4. 安全及可靠性
MEC工業(yè)邊緣云利用5G無線接入網(wǎng)絡(luò)就近提供工業(yè)企業(yè)用戶IT服務(wù)和邊緣計(jì)算功能，具備高性能、低延遲與高帶寬的電信級服務(wù)能力，加速網(wǎng)絡(luò)中各項(xiàng)內(nèi)容、服務(wù)及應(yīng)用的快速處理。
MEC的本地分流功能使得本地業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流無需經(jīng)過核心網(wǎng)，直接由MEC平臺分流至本地網(wǎng)絡(luò)。本地業(yè)務(wù)分流可以降低回傳帶寬消耗和業(yè)務(wù)訪問時延，提升業(yè)務(wù)體驗(yàn)。 通過MEC本地分流和網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器視覺質(zhì)量檢測業(yè)務(wù)的5G網(wǎng)絡(luò)端到端QoS保障，一方面確保高清圖像在規(guī)定的時間內(nèi)傳輸?shù)焦I(yè)邊緣云，處理和分析的結(jié)果能夠及時反饋并作用到生產(chǎn)控制一線，另一方面企業(yè)內(nèi)5G局域網(wǎng)也可以使核心生產(chǎn)數(shù)據(jù)不出工廠，確保數(shù)據(jù)安全。
鞍山鋼鐵的5G+機(jī)器視覺質(zhì)量檢測系統(tǒng)對于可靠性的要求較高，因此MEC自身的硬件配置也需要具有容災(zāi)保護(hù)：
（1） MEC提供雙交換板，兩個交換板負(fù)荷均衡。
（2） MEC提供雙電源備份，主用電源故障，備用電源啟用，充分保障系統(tǒng)的可靠性。
（3） MEC提供雙計(jì)算節(jié)點(diǎn)，對業(yè)務(wù)提供負(fù)荷均衡和靈活部署；
MEC采用虛擬化技術(shù)，也考慮的系統(tǒng)的保護(hù)：
（1） 虛機(jī)采用資源池方式部署，做冗余配置。
（2） 服務(wù)故障，PaaS平臺能夠提供快速重生。目前MEC上的服務(wù)是容器的方式部署在虛機(jī)上，當(dāng)容器故障可以快速重生。當(dāng)虛機(jī)故障，可以將服務(wù)在另外一個虛機(jī)上部署。
（3） 關(guān)鍵服務(wù)采用負(fù)荷分擔(dān)方式。
5. 社會效益
制造強(qiáng)國戰(zhàn)略第一個十年行動綱領(lǐng)《中國制造2025》強(qiáng)力推動智能制造。鋼鐵業(yè)正在從制造大國向制造強(qiáng)國邁進(jìn)，“產(chǎn)品的質(zhì)量”和“制造裝備自主化能力的提升”是重要抓手。機(jī)器視覺技術(shù)是一項(xiàng)鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)智能轉(zhuǎn)型和升級的賦能技術(shù)。基于5G的機(jī)器視覺帶鋼表面檢測平臺，面對的客戶均為政府、大型工業(yè)企業(yè)等重點(diǎn)行業(yè)客戶，通過基于5G的機(jī)器視覺帶鋼表面檢測平臺的拓展，可有效指導(dǎo)優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率，降低廢品率，減少質(zhì)量成本，是對“中國制造2025規(guī)劃”行動綱領(lǐng)的實(shí)施，有利于工業(yè)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，打造全新的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系。
實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備和工業(yè)產(chǎn)品的泛在接入，運(yùn)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)新模式實(shí)施數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化升級，進(jìn)一步降低經(jīng)營成本、提升生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量，為企業(yè)模式升級奠定基礎(chǔ)；幫助廣大工業(yè)企業(yè)學(xué)習(xí)復(fù)制先行企業(yè)的工業(yè)知識，快速提升能力，降低了企業(yè)技術(shù)門檻和應(yīng)用成本，也大大降低了企業(yè)投入成本，提高了企業(yè)的創(chuàng)新效率，帶動其轉(zhuǎn)型升級。
推動企業(yè)上云，企業(yè)采取按需付費(fèi)、以租代買、服務(wù)租賃的模式，將現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)直接遷移至云端，可有效降低企業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)成本、維護(hù)成本。通過5G+MEC的部署，將網(wǎng)絡(luò)能力、計(jì)算能力、存儲能力、行業(yè)應(yīng)用等實(shí)現(xiàn)在工廠的落地，滿足用戶“數(shù)據(jù)不出場”、超低時延的需求，極大地簡化了工廠機(jī)器視覺部署方案，為制造業(yè)和互聯(lián)工廠實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化升級提供一個可靠、可預(yù)期的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，滿足行業(yè)差異化+確定性的網(wǎng)絡(luò)需求。
5G+機(jī)器視覺的智能制造體系，實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)工廠全流程信息自感知、全要素事件自決策、全周期場景自迭代，為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供樣板范例，助力中國智能制造的高質(zhì)量發(fā)展。
三、項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)和實(shí)施效果
1. 項(xiàng)目先進(jìn)性及創(chuàng)新點(diǎn)
· 商業(yè)模式的創(chuàng)新性
5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、云平臺服務(wù)、表檢系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)的打包模式。在5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中，打包云平臺服務(wù)、MEC服務(wù)以及帶鋼表面檢測系統(tǒng)服務(wù)，做到一站式的端到端服務(wù)。工業(yè)企業(yè)使用端到端服務(wù)可以減少投資、減少人工維護(hù)成本，獲得業(yè)界領(lǐng)先的機(jī)器視覺表檢系統(tǒng)。中小企業(yè)也可享受到高質(zhì)量低成本的表檢服務(wù)。
· 技術(shù)方案的創(chuàng)新性
云化的帶鋼表面檢測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同檢測，共享缺陷圖像庫，提升缺陷識別率。一是共享了缺陷圖像庫，缺陷圖像庫由原來的被廠商封閉變成開放。二是由于算力、存儲的提升，缺陷識別率提升至95%以上。三是表檢系統(tǒng)軟件僅需要部署一次，減少了投資和維護(hù)成本。
· 解決方案的開放性
本項(xiàng)目可部署在公有云、私有云和混合云平臺，對中小企業(yè)服務(wù)。中小企業(yè)可選擇利用互聯(lián)網(wǎng)提供服務(wù)，也可以選擇利用5G切片提供定制化的服務(wù)。中小企業(yè)省了動輒幾百萬元的機(jī)器視覺系統(tǒng)購置費(fèi)用，有利于機(jī)器視覺系統(tǒng)在鋼鐵行業(yè)的推廣。同時，產(chǎn)品均采用開源產(chǎn)品和自主研發(fā)產(chǎn)品，自主掌控力強(qiáng)，不會受制于人。
· 解決方案的易實(shí)施性和靈活性
本項(xiàng)目既支持公有云部署又支持私有云部署，滿足工業(yè)企業(yè)絕大部分場景需求。無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)施快速，生產(chǎn)線停機(jī)時間短。采用5G網(wǎng)絡(luò)部署機(jī)器視覺表檢系統(tǒng)，生產(chǎn)線發(fā)生移位、生產(chǎn)工序發(fā)生變化時，網(wǎng)絡(luò)很容易調(diào)整到位，實(shí)現(xiàn)柔性制造。
· 一站式服務(wù)節(jié)省了企業(yè)管理成本
終端、網(wǎng)絡(luò)、平臺、應(yīng)用全部打包成一站式服務(wù)，企業(yè)節(jié)省了備品備件的服務(wù)費(fèi)用、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人工成本、平臺投資費(fèi)用和維護(hù)成本、應(yīng)用投資費(fèi)用和終端投資費(fèi)用。
· 5G網(wǎng)聯(lián)、邊云協(xié)同的柔性質(zhì)檢
部署機(jī)器視覺帶鋼表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)的MEC工業(yè)邊緣云采用專門針對制造業(yè)企業(yè)機(jī)房特點(diǎn)設(shè)計(jì)的邊緣計(jì)算服務(wù)器，支持寬溫工作和強(qiáng)異構(gòu)、大存儲以及靈活的配置，可以滿足多檢測點(diǎn)5G接入時對數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理和實(shí)時分析的業(yè)務(wù)需求。高速圖像檢測光學(xué)系統(tǒng)采用5G無線組網(wǎng)，相比傳統(tǒng)單機(jī)版機(jī)器視覺系統(tǒng)可以通過算法上云和缺陷庫共享大幅提升檢出率、縮短調(diào)測擴(kuò)展和升級維護(hù)時間，減少物理空間占用和能耗，并支持快速靈活調(diào)整，能夠適應(yīng)生產(chǎn)流程和檢測點(diǎn)位置經(jīng)常變化的場景。
· 識別技術(shù)的先進(jìn)性
1）光照自適應(yīng)，抗品種多變性影響
系統(tǒng)通過LED漫射光組架設(shè)系統(tǒng)成像照明機(jī)構(gòu)，根據(jù)成像紋理特性及灰度特性建立照度控制模型，可隨生產(chǎn)產(chǎn)品動態(tài)變規(guī)格，自適應(yīng)調(diào)整光源組照明強(qiáng)度，同時抑制產(chǎn)品特性及產(chǎn)品缺陷干擾
2）針對冷軋帶鋼的圖像處理技術(shù)
研發(fā)出基于曲線擬合的方式對光照不均勻性進(jìn)行校正；基于空間域和頻率域的雙重濾波降噪方法；基于灰度拉伸的暗域圖像優(yōu)化方法；基于領(lǐng)域加權(quán)均值處理及非線性變換曲線的目標(biāo)圖像輪廓增強(qiáng)方法；基于邊緣檢測及梯度算子的圖像拼接方法；基于邊緣保持的優(yōu)化加權(quán)平滑的圖像融合方法。為進(jìn)一步圖像分析奠定基礎(chǔ)。
3）建立冷軋缺陷快速辨識模型
缺陷識別流程分為一次識別和二次識別一次識別為快速識別疑似有缺陷的部位，并進(jìn)行標(biāo)記。二次識別為細(xì)致識別，并進(jìn)行缺陷定位及尺寸描述等流程，系統(tǒng)采用基于分塊自適應(yīng)結(jié)合缺陷飽和度的快速缺陷辨識方法。
4）基于缺陷目標(biāo)特征的雙層分類器
從產(chǎn)品缺陷特征共性出發(fā)建立類決策樹缺陷識別粗檢模型，從產(chǎn)品缺陷特征特性出發(fā)建立智能缺陷識別精檢模型，從產(chǎn)品表面質(zhì)量信息大數(shù)據(jù)入手，自適應(yīng)反向訓(xùn)練在線缺陷識別模型，優(yōu)化缺陷判別及分析參數(shù)。
滿足于冷軋板、冷軋鍍鋅板等多品種的表面質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)長期、穩(wěn)定、在線識別及存儲帶鋼表面缺陷信息，同時分析檢測帶鋼寬度信息。系統(tǒng)通過LED漫射光組架設(shè)系統(tǒng)成像照明機(jī)構(gòu)，根據(jù)成像紋理特性及灰度特性建立照度控制模型，可隨生產(chǎn)產(chǎn)品動態(tài)變規(guī)格，自適應(yīng)調(diào)整光源組照明強(qiáng)度。采用綜合圖像處理方法，構(gòu)建缺陷識別系統(tǒng)，基于分塊自適應(yīng)結(jié)合缺陷飽和度的快速缺陷辨識。從產(chǎn)品缺陷特征共性出發(fā)建立類決策樹缺陷識別粗檢模型，從產(chǎn)品缺陷特征特性出發(fā)建立智能缺陷識別精檢模型，從產(chǎn)品表面質(zhì)量信息大數(shù)據(jù)入手，自適應(yīng)反向訓(xùn)練在線缺陷識別模型，優(yōu)化缺陷判別及分析參數(shù)。
2. 實(shí)施效果
· 節(jié)省成本
原有工作站模式，采購一套表檢設(shè)備，在100萬元/套，然后每年付出成本12萬元進(jìn)行備件和維護(hù)服務(wù)。表檢設(shè)備生命周期一般為7年，7年TCO為184萬元。采用服務(wù)模式，每年支出服務(wù)費(fèi)20萬元，7年內(nèi)總擁有成本140萬元，每臺節(jié)省成本44萬元。鞍鋼共有冷軋生產(chǎn)線13條，共計(jì)節(jié)省成本572萬元。
二、提升檢出率和識別率
基于5G+工業(yè)邊緣云的機(jī)器視覺帶鋼表面檢測平臺每秒可處理帶鋼圖像10 米以上，常規(guī)缺陷檢出率95%以上，常規(guī)缺陷識別率（73%-95%）。通過對帶鋼缺陷的實(shí)時檢出，可降低可控重復(fù)缺陷的持續(xù)產(chǎn)生，減少因產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生的客戶異議，避免因缺陷引起的廢品產(chǎn)生、停機(jī)和傷輥等事故。
· 自主可控
采用自主研發(fā)的表檢系統(tǒng)，機(jī)器視覺表面檢測技術(shù)不再受制于美日韓德,可以很方便的升級維護(hù)、更新補(bǔ)丁。
· 機(jī)器視覺，智能制造的必由之路
目前全球帶鋼產(chǎn)線中僅有約15%使用了機(jī)器視覺表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)，絕大多數(shù)都是單機(jī)版系統(tǒng)。鋼鐵業(yè)正在成為機(jī)器視覺的應(yīng)用藍(lán)海，基于5G的機(jī)器視覺帶鋼表面檢測相關(guān)服務(wù)，具有廣闊的市場前景。
中興通訊作為全球通信技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，始終致力于將5G技術(shù)與智能制造相結(jié)合，為制造業(yè)企業(yè)提供端到端解決方案及服務(wù)，具體包括：
面向鋼鐵行業(yè)企業(yè)：深耕鋼鐵行業(yè)，聚焦機(jī)器視覺領(lǐng)域，針對基于5G機(jī)器視覺有需求的鋼鐵行業(yè)企業(yè)重點(diǎn)進(jìn)行推廣，成為鋼鐵行業(yè)的機(jī)器視覺檢查方向的供應(yīng)商，使機(jī)器視覺成為新的業(yè)務(wù)增長點(diǎn)，并推動企業(yè)加快數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型。
面向板材制造業(yè)企業(yè)：支持各類企業(yè)和創(chuàng)業(yè)者以機(jī)器視覺平臺為基礎(chǔ)，利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等新技術(shù)，將應(yīng)用市場從鋼鐵業(yè)再延伸至汽車、鋁業(yè)、造紙業(yè)等其他細(xì)分市場，積極培育平臺經(jīng)濟(jì)、分享經(jīng)濟(jì)等新業(yè)態(tài)、新模式。
中興通訊將協(xié)同政府從政策引領(lǐng)和操作指導(dǎo)方面加快推動企業(yè)上云，助力各級企業(yè)上云，支持各市工業(yè)和信息化主管部門建立完善公共服務(wù)平臺，為企業(yè)提供網(wǎng)絡(luò)、云平臺、解決方案設(shè)計(jì)等各類服務(wù)。
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