بخشی از مقاله
چکیده -
امروزه با گسترش چشمگیر تجهیزات تصویر برداری وارزان بودن آن ها ، پردازش تصویر جایگاه ویژه ای در صنعت پیدا کرده است و بکارگیری این روش توسط محققین متعددی در حوزه کنتر کیفیت در حال توسعه می باشد. در این پژوهش از پردازش تصویر برای تشخیص عیوب کیفی صفحات گچی استفاده می شود.در این سیستم خبره ورودی، تصاویری از محصول تولیدی می باشد
برای این منظور از تکنیک های پردازش تصویر استفاده شده است. در ابتدا چون ممکن است با توجه به شرایط محیطی تصویر دارای نویز یا نور کم یا زیاد باشد پیش پردازش هایی با توجه به نویز های مختلف انجام می دهیم.در این سیستم با توجه به طبقه بندی تصاویر مورد نیاز با قوانین خاصی ویژگی های مورد نیاز را از تصویر استخراج می کنیم.بعد از استخراج ویژگی ها آن هارا به صورت یک بردار با ویژگی های یک محصول سالم مقایسه می کنیم.این رویکرد در یک کارخانه در شمال کشور ایران مورد استفاده قرار گرفته است.
-1 مقدمه
به دلیل اینکه در کاربرد های صنعتی همیشه نیاز به کاهش زمان و هزینه وجود دارد، خودکار کردن کنترل کیفیت از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. به گفته افراد خبره، مشکلات زیادی در کنترل کیفیت توسط افراد وجود دارد که از جمله آن ها می توان به دقت پایین به دلیل و جود عواملی چون خستگی افراد و یکسان نبودن شرایط محیطی اشاره اکرد . استفاده از پردازش تصویر در فرایند تشخیص عیوب تنها به کاهش زمان شناسایی کمک نمی کند، بلکه به هماهنگی دسته بندی نیز کمک می کند و این باعث یکنواختی بیشتر در ارزیابی کیفیت می شود.
علم پردازش تصویر یکی از علوم پر کاربرد و مفید در دنیای امروز می باشد که از دیرباز مطالعات و تحقیقات گسترده ای در این زمینه صورت گرفته است و پیشرفت های فراوانی نیز حاصل شده است.سرعت گسترش این پیشرفت ها تا حدی بوده است که اکنون پس از گذشت مدت زمان کوتاهی می توان تاثیر پردازش تصویر را در بسیاری از علوم و صنایع به وضوح مشاهدا کرد.در حالی که برخی از این کاربرد ها آنگونه به پردازش تصویر وابسته هستند که بدون آن اساسا قابل استفاده نیستند.
بهاگیاشری ماهال و ساپانا کرد[1] در تحقیقی از پردازش تصویر و تکنیک های آن استفاده کردند و بوسیله آن تواستند کیفیت برنج را مورد بررسی قرار دهند.
نورازلینا بنیتی و همکاران [2] توانستند با استفاده از قابلیت مقایسه در تکنیک های پردازش تصویر کیفیت محصولات حکاکی را مورد بررسی قرار دهند.ام.ج.اسلام و همکاران توانستند با استفاده از انواع روش های مختلف در پردازش تصویر مانند باز و بسته کردن تصاویر و لبه یابی در تصاویر سیستم کنترل کیفیت کپسول ژلاتینه را طراحی کنند.
دارلین [در تحقیقاتی با استفاده از پردازش تصویر و الگوریتم خاص خود توانست کیفیت دیود های نوری را بررسی کند که در این پژوهش به بررسی دیداری خودکار از لکه های سطحی اشاره شده است.رابینسون و همکارانش [6] از تکنیک های پردازش تصویر و بینایی ماشین در کنترل کیفیت شکل چرخ دنده ها و علت بروز برخی خطاها استفاده کرده اند.
ساختار مقاله در بخش 2، متدلوژی که شامل پردازش تصویر و کنترل کیفیت است. پس از آن در بخش 3، رویکرد پیشنهادی در این تحقیق و در بخش 4، مورد مطالعاتی و نتایج حاصل از تحلیل مورد مطالعاتی. در انتها در بخش 5 نتیجه و جمع بندی ارائه شده است.
-2 متدلوژی
-1-2 پردازش تصویر
پردازش تصویر به روش دریافت یک تصویر به عنوان ورودی و اصلاح آن و سپس خروجی یک عدد اندازه گیری شده یا توصیفی از تصویر می باشد. در این زمینه می توان به تحقیقات بسیاری که در منابع نیز ذکر شده اشاره کرد.
به طور کلی سه نوع پردازش می توان در نظر گرفت : پردازش سطح پایین، سطح متوسط و سطح بالا. پردازش سطح پایین، شامل پردازش هایی مانند کاهش نویز، بهبود کنتراست می باشد که ورودی و خروجی هردو تصویر هستند.پردازش سطح متوسط شامل ناحیه بندی یا قطعه بندی تصاویر می تواند باشد که در این نوع نیز ورودی و خروجی تصویر می باشد، در نهایت پردازش سطح بالا را داریم که در این نوع پردازش علاوه بر اینکه در خروجی تصویر داریم ولی ویژگی هایی خود را به صورت عدد و بردار خود را نشان می دهندکه باعث ایجاد تعامل با محطی اطراف می شود. مانند تصمیم گیری در حوزه دید انسان که با استفاده از شبکه های عصبی امروزه بسیار مرسوم است.
سیستم های کنترل کیفیت دارای پارامتر های بسیاری هستند و وابسته به نوع کارخانه و یا محل به کار گیری با هم تفاوت بسیاری دارند برای مثال شاید تشخیص لبه در یک محصول بسیار حیاطی باشد ولی در محصول دیگر آنچنان کاربرد نداشته باشد برای همین است که تکنیک های مختلفی در زمینه های مختلف به چشم می خورد که در بیشتر موارد از چندین تکنیک برای اطمینان بیشتر استفاده می شود و اغلب این سیستم ها و برنام های پردازش تصویر به صورت شرطی if-then نوشته می شوند تا مراحل با دقت بیشتری پیش بروند.
-2-2 نمودار کنترل
کنترل کیفیت آماری در دهه 1920 توسط والتر شوهارت از آزمایشگاه های بل تلفن آمریکا پایه گذاری شد.او در یادداشتی در 16 می 1924 اولین تصویر نمودار های کنترل را ترسیم کرد و به بررسی بیشتر این روش در مطالعات خود پرداخت و نتایج خود را در کتابی با نام - - کنترل اقتصادی کیفیت محصولات ساخته شده - - در سال 1931 منتشر ساخت.دو همکار دیگر شوهارت به نام های داج و رومیگ نیز کاربردهای تئوری آمار را بررسی کردند و نتایج کار آن ها منجر به انتشار جداول معروف داج-رومیگ در سال 1944 شد. مجموعه کار های شوهارت، داج و رومیگ اساس علمی را تشکیل می دهد که امروزه کنترل کیفیت آماری خوانده می شود.
در یک نمودار کنترل یک مشخصه کیفی که بر اساس اطلاعات نمونه اندازه گیری یا محاسبه شده است بر حسب شماره نمونه یا زمان نمایش داده می شود - شکل. - 1در این نمودار دو حد بالا و پایین به گونه ای انتخاب می شوند که اگر فرآیند تحت کنترل باشد آنگاه تقریبا کلیه نقاطی که بر اساس اطلاعات نمونه محاسبه شده اند بین این حدود واقع شوند. تا زمانی که نقاط بین این حدود کنترل قرار می گیرند، فرض می شود که فرآیند تحت کنترل است و نیازی به اقدام اصلاحی نیست. اگر نقطه ای خارج از حدود کنترل رسم شود، آنگاه نتیجه می گیریم که فرآیند در شرایط خارج از کنترل است و باید اقدام اصلاحی انجام دهیم این خارج از کنترل بودن می تواند وجود یک نویز باشد. معمولا مرسوم است که نقاط استخراج شده روی نمودار به هم وصل شوند تا بتوان توالی را در مدت زمان مشخص مشاهده کرد. رویکرد پیشنهادی طراحی یک سیستم خبره برای کنترل کیفیت خودکار یک محصول شامل دو بخش است: بخش اول استراتژی برای طراحی و ساخت سیستم خبره و بخش دوم بکار بردن این استراتژی می باشد.
شکل - : - 1 نمونه ای از نمودار کنترل
بخش اول: استراتژی برای ساخت یک سیستم خبره، شامل گام های زیر است:
• استخراج ویژگی از تصویر با استفاده از تکنیک های پردازش تصویر.
• ایجاد قوانین بر اساس نظر افراد خبره.
• بررسی نتایج بدست آمده.
بخش دوم: برای بکارگیری استراتژی بالا، به چهار گام نیاز است. - 1تهیه تصاویر. - 2پیش پردازش. - 3استخراج ویژگی. - 4استدلال تقریبی.
به طور خلاصه قسمت های تهیه تصاویر، پیش پردازش، استخراج ویژگی و استدلال تقریبی به شرح زیر می باشد.
تهیه تصویر یک گام بسیار مهم برای کنترل کیفیت اتوماتیک است زیرا داده های ورودی رل برای کل فرآیند فراهم می کند.در این مرحله برای بدست آوردن تصاویر با مشخصات مورد نیاز، دوربین با کیفیت مناسب برای تصاویر دیجیتالی استفاده می شود.
تکنیک های پیش پردازش بسیاری وجود دارد که با توجه به تصاویر و کارایی آن ها قابل اجرا هستند.نویز تصویر با استفاده از از فیلتر های معمول - فیلتر میانه،گاوسی و ... - کاهش می یابد. در کنار این فیلتر ها باید مراقب قسمت های مهم تصویر مانند لبه ها باشیم.
استخراج ویژگی از یک مجموعه اولیه داده اندازه گیری شده، شروع می شود که مجموع این ویژگی ها برای تصمیم گیری بهتر مورد استفاده قرار می گیرند.استخراج ویژگی، یک بخش بسیار مهم است که در آن با استفاده از تکنیک هایی ویژگی های تصاویر را برای شناسایی و یا کاهش ابعاد یا تشخیص لبه و موارد دیگر استفاده می شود.
تعریف قوانین برای تشخیص خرابی یکی از مهمترین مراحل است.قدرت موتور استنتاج بر اساس دقت داده اهای ورودی و قوانین از پیش تعریف شده است.
برای انجام این کار از زبان برنامه نویسی پایتون Python3.5 استفاده شده است از این نرم زبان و بستر Spyder به دلیل بلادرنگ بودن آن ها استفاده کرده ایم.
در قسمت بعد به طور مفصل به شرح انجام کار روی مطالعه موردی و نتایج بدست آمده از آن پرداخته می شود.
-4مورد مطالعاتی و تحلیل نتایج
یکی از گام های مهم در صنعت تولید میله صفحات گچی،
کنترل کیفیت است و معمولا شامل اقدامت زیر است. در ابتدا نمونه ای 2,4*4,80 متری از کوره پخت گچ و صفحه خارج می شود که در طی مراحل بعدی این صفحه به دو صفحه به ابعاد 1,2*2,4 برش می خورد که لازم به ذکر است ما در طول مسیر دوبار از سیستم پردازشی استفاده می کنیم که در هردو مرحله خروجی را بررسی کنیم که اگر در همان مرحله اول مشکل داشت دیگر وارد مرحله دوم نشود.
مرحله:1تهیه تصویر
در این مرحله از دوربین کانن با ریزولوشن مناسب استفاده می کنیم که تصویری که از دوربین می گیریم 500*1000 پیکسل می باشد.تمام تصاویر از یک فاصله ثابت و از بالای صفحه گرفته می شوند.شکل - 2 - یک نمونه از صفحه گچی سالم و شکل - 3 - نمونه ای از صفحه گچی معیوب می باشد.
شکل - : - 2صفحه گچی سالم
شکل - : - 3صفحه گچی معیوب
