طراحی و ساخت سامانه ثبت عیوب و تهیه تصویر 360 درجه از ساختار داخلی تایر

طراحی و ساخت سامانه ثبت عیوب و تهیه تصویر 360 درجه از ساختار داخلی تایر در دستگاه X-Ray با قابلیت اندازه گیری برخط

مهدی دیانی

* رئیس آزمایشگاه کالیبراسیون - mehdi.daiani@gmail.com

سید هاشم محتشمی

کارشناس فناوری اطلاعات - mohtashami.ai@gmail.com

1- مقدمه

داده ها و اندازه گیری های خرد وقتی در کنار هم قرار رفته و به صورت کلان بررسی شوند اطلاعات مفیدتری در اختیار می گذارند. جمع آوری اطلاعات به صورت دستی و بر روی کاغذ قدرت تحلیل را پایین می آورد. بدون شک محاسن استفاده از فضای دیجیتال و بانک های اطلاعاتی نرم افزار بر کسی پوشیده نیست.

در خصوص تهیه تصویر 360 از لایه های داخلی تایر، بررسی ها نشان می دهد کار انجام یافته در داخل کشور، محدود به تلاش یک گروه دانشگاهی بر روی تعدادی تصویر تایر می باشدکه از یکی از کشورهای اروپایی تهیه نموده اند. [1]

2- اطلاعات پایه

پردازش تصویر امروزه بیشتر به موضوع پردازش تصویر دیجیتال گفته می‌شود و شاخه‌ای از هوش مصنوعی است. این فناوری، با پردازش سیگنال دیجیتال که نماینده تصاویر برداشته شده با دوربین دیجیتال یا اسکن شده توسط اسکنر هستند سر و کار دارد [2].

پردازش تصاویر دارای دو شاخه عمده بهبود تصاویر و بینایی ماشین است. بهبود تصاویر دربرگیرنده روشهایی چون استفاده از فیلتر محوکننده و افزایش تضاد برای بهتر کردن کیفیت دیداری تصاویر و اطمینان از نمایش درست آن‌ها در محیط مقصد (مانند چاپگر یا نمایشگر رایانه) است، در حالی که بینایی ماشین به روش‌هایی می‌پردازد که به کمک آن‌ها می‌توان معنی و محتوای تصاویر را درک کرد تا از آن‌ها در کارهایی چون رباتیک و محور تصاویر استفاده شود [3].

در معنای خاص آن پردازش تصویر عبارتست از هر نوع پردازش سیگنال که ورودی یک تصویر است مثل عکس یا صحنه‌ای از یک فیلم. خروجی پردازشگر تصویر می‌تواند یک تصویر یا یک مجموعه از نشان‌های ویژه یا متغیرهای مربوط به تصویر باشد. اغلب تکنیک‌های پردازش تصویر شامل برخورد با تصویر به عنوان یک سیگنال دو بعدی و به‌کار گرفتن تکنیک‌های استاندارد پردازش سیگنال روی آن‌ها می‌شود. پردازش تصویر اغلب به پردازش دیجیتالی تصویر اشاره می‌کند ولی پردازش نوری و عکاسی آنالوگ تصویر هم وجود دارند.

3- نرم افزار ساخته شده

در این پروژه یک نرم افزار تحت ویندوز ساخته شد که در ادامه به بررسی آن می پردازیم.

تصویر 1 : نمای صفحه اصلی نرم افزار

3- 1- بانک اطلاعاتی آزمون های انجام شده

نتایج آزمون های انجام شده، درقالب بانک اطلاعاتی جمع آوری می شود. برای اطمینان از درستی عملکرد، سطح دسترسی به برنامه در سه سطح تعریف شده است. کاربر سطح 1 به کلیه امکانات و تنظیمات نرم افزار دسترسی دارد. کاربر سطح 2 قادر به انجام آزمون و گزارش گیری می باشد. کاربر سطح 3 تنها مجاز به انجام آزمون می باشد.

برای ثبت آزمون تایر، ثبت اطلاعات شامل این موارد گردآوری می­شود: تاریخ آزمون، روز هفته، شناسه آزمون گر، ساعت آزمون، شیفت کاری، نوبت کار، نوع تایر، طرح ترد، هفته تولید تایر، شماره پرس، سمت پرس، شماره ماشین تایرسازی، شماره تایرساز مرحله یک و دو، نوع آزمون (ویژه اول شیفت/ وسط شیفت/ نمونه آزمایشی/...) و عیوب مشاهد شده.

در قسمت اطلاعات پایه، برای هر کدام از موارد بالا، تمام گزینه های ممکن تعریف می شوند که پس از آن، کاربران می توانند با استفاده از این گزینه ها، قسمت ثبت نتایج آزمون را براحتی کامل نمایند.

مزیت این کار ایجاد یک بانک اطلاعاتی با داده های الزامی و یک دست می باشد در نتیجه، امکان ثبت اطلاعات ناقص یا اشتباه به حداقل می رسد. در هنگام ثبت نتایج، امکان ثبت بیش از یک عیب برای یک تایر وجود دارد.

3- 2- تصویربرداری 360 درجه یا پانوارما و تک عکس

با توجه به تصویر 2 با استفاده از دکمه "آماده حرکت" می توان از تایر مورد آزمون، تصویر 360 درجه تهیه نمود. همچنین با استفاده از دکمه "ثبت تک تصویر" مطابق تصویر مشاهده شده، همان تصویر دیده شده را در حافظه ذخیره نمود. با انتخاب دکمه "ثبت اطلاعات"، امکان ذخیره اطلاعات فراهم می شود. ثبت اطلاعات بدون گرفتن تصویر، امکان پذیر است.

تصویر 2 : پرتو نگاری دیجیتالی لایه های داخلی تایر

3- 3- اندازه گیری

در گذشته، برای اندازه گیری انحراف لایه ها از مرکز، از تصویر چاپ شده استفاده می شد. اکنون امکان اندازه­گیری دیجیتالی فراهم می باشد.

مطابق تصویر 2، تعدادی خط در اختیار است که جهت اندازه گیری می توان آنها را با ماوس جابجا نمود:

- دو خط صورتی (d1 و d2) برای انتخاب لبه های لایه یک در راست و چپ خط وسط.

- دو خط آبی (d3 و d4) برای انتخاب لبه های لایه دو در راست و چپ خط وسط.

مبنای اندازه گیری، فاصله تا خط سفید رنگ وسط است که موقعیت آن ثابت و در اختیار کاربر سطح 1 می باشد.

در قسمت سمت چپ پنجره برنامه، مقادیر اندازه گیری خطوط بعلاوه تفاضل خطوط سمت چپ و سمت راست خط وسط، نمایش داده می شود.

 پاره خط (d5) برای اندازه گیری زاویه نخ نسبت به محور عمود استفاده می شود. اندازه گیری زاویه، کار جدید و ابتکاری در این پروژه می باشد.

3- 4- تنظیمات و کالیبراسیون

تصویر 3 : قسمت تنظیمات

 

با توجه به اینکه تلاش شده است تا بدون ایجاد ارتباط سخت افزاری بین PLC دستگاه و رایانه، بتوان تصویر 360 درجه تهیه نمود، از تکنیکهای تشخیص حرکت در پردازش تصویر به نحوی استفاده شده است تا با درک آغاز حرکت در تصویر، شروع چرخش تایر تشخیص داده شود. از آن لحظه به بعد، تهیه تصویر 360 شروع می شود.

همچنین با توجه به اینکه شروع و توقف حرکت تایر، تدریجی است این دو مرحله از زمان در ساخت تصویر 360 حذف می­شود.

برای اندازه گیری روی تایرهای مختلف، هر دسته از تنظیمات، قابل ذخیره در قالب یک پروفایل است. یعنی به ازای هر نوع تایر می توان یک سری موقعیت خطوط و ضرایب تعریف نمود. در موارد بعدی می توان آن را از فهرست "پروفایل" فراخواند. تعریف پروفایلها نیز تنها در اختیار کاربر سطح 1 می باشد.

برای کالیبراسیون ابعاد و زاویه اندازه گیری شده، ضرایب تصحیح در اختیار گذاشته شده است. قسمت تنظیمات تنها برای کاربر سطح 1 قابل مشاهده است.

3- 5- ثبت اطلاعات هر تصویر

تصویر 4 : ذخیره اطلاعات تایر مورد آزمون

برای ذخیره اطلاعات تایر آزموده می توان از فرم ثبت عیوب تایر(تصویر 4) استفاده نمود. کاربر برای هر مورد، از هر فهرستهای بازشدنی، مقدار لازم را انتخاب می نماید. داده های پرتکرار قابل تعریف می باشند.

تصویر 5 : سوابق

 

از قسمت سوابق می توان به سوابق آزمون های گذشته مراجعه نمود، داده ها را به دلخواه فیلتر یا مرتب نمود و از نتایج به دست آمده، کاربرگ اکسل تهیه کرد (تصویر 5).

جدول 1 مثالی در این باره نشان می دهد:

جدول 1: تحلیل آماری دفعات خرابی در سایزهای مختلف در یک دوره زمانی

تصویر 6-الف : پرتو نگاری دیجیتالی لایه های داخلی تایر

تصویر 6-ب : پرتونگاری دیجیتالی°360 لایه های داخلی تایر

بخشی از تصویر °360 یک تایر و اطلاعات آن را می­توان در تصویر 6-ب مشاهده نمود.

3- 6- طراحی و پیاده سازی

پایه اصلی این پروژه بر مبنای پردازش تصویر و بینایی ماشین می باشد [1 و 2]. کارهایی که روی تصویر انجام می گیرد به همراه تنظیمات آن و همچنین تشخیص حرکت برای ثبت تصویر 360 درجه، بر مبنای این دو حوزه از علوم هوش مصنوعی قرار دارد.

در اجرای این پروژه دو مرحله اصلی (طراحی و پیاده سازی) وجود داشت که با توجه به اینکه این پروژه برای اولین بار در ایران انجام می شد، از روش چابک یا Agile برای ساخت این نرم افزار استفاده شده است [3].

در پیاده سازی این نرم افزار از زبان برنامه نویسی C# در محیط Visual Studio استفاده شده است [5 و 6]. برای پایگاه داده نیز از بانک اطلاعاتی MS Access ساخته شده است که داده ها در آن ثبت می گردند [7]. استفاده از این نرم افزار فقط با استفاده از نام کاربری و رمز عبور میسر است که رمزنگاری یک طرفه و قدرتمند MD5 روی این بخش صورت گرفته است و امنیت بسیار بالایی دارد [8]. همچنین کاربران مجاز دارای سطح دسترسی های مختلفی می باشند.

3- 7- شبه کد

بخش اعظمی از زمان مصرف شده برای این پروژه، برنامه نویسی به زبان C# بوده است که در بالاترین سطح صورت پذیرفته است. زبان C# یکی از قدرتمندترین زبانهای برنامه نویسی برای توسعه نرم افزار در محیط های مختلف بویژه محیط ویندوز می­باشد.

4- جمع بندی

در چهاردهمین همایش صنعت لاستیک یک مقاله در قالب سخنرانی در مورد تهیه تصویر 360 درجه با استفاده از تصاویر مثالی تایر ارائه شده بود. در حالی که این توانایی، برای اولین بار و تنها در شرکت کویر تایر به صورت واقعی و برخط بر روی ماشین فراهم گردیده است.

جمع آوری داده های بی عیب و نقص با استفاده از این نرم افزار، می تواند پایه تحلیل های آماری متنوع در جهت ارتقای کیفی تولید تایر فراهم آورد.

- تهیه تصویر 360 درجه از تایر را می توان یک کار عملی در زمینه پیاده سازی اینترنت اشیا یا IOT به حساب آورد.

- داده های این پروژه به راحتی قابل انتقال به پروژه ERP خواهند بود.

منابع

[1] شرکت مهندسی و تحقیقات صنعت لاستیک

https://www.rierco.net

[2] پردازش تصویر

https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_image_processing

 [3] بینایی ماشین

https://en.wikipedia.org/wiki/Machine_vision

[4] توسعه نرم افزاری چابک

https://en.wikipedia.org/wiki/Agile_software_development

[5] زبان برنامه نویسی C#

https://en.wikipedia.org/wiki/C_Sharp_(programming_language)

[6] محیط برنامه نویسی Visual Studio

https://en.wikipedia.org/wiki/Microsoft_Visual_Studio

[7] بانک اطلاعاتی MS Access

https://en.wikipedia.org/wiki/Microsoft_Access

[8] رمزنگاری MD5

https://en.wikipedia.org/wiki/MD5