เครื่องตรวจฝาพลาสติกด้วยกล้องและเป่าลมคัดฝาเสีย สำหรับผู้ผลิตฝาพลาสติก

ที่มาของโจทย์

เครื่องนี้ใช้กล้องตรวจฝาพลาสติกแบบมีฝาพับทุกใบบนสายพาน และคัดฝาเสียออกจากไลน์ด้วยลม ฝาวิ่งเรียงชิดกันด้วยความเร็วราว 5,000 ชิ้นต่อชั่วโมง ตำหนิอย่างรอยขาดที่รอยพับฝา หรือเส้นผมที่ติดบนฝา มีขนาดเล็กและมองเห็นยากเมื่อตรวจด้วยสายตาที่ความเร็วระดับนี้

ผู้ผลิตฝาพลาสติกรายนี้สั่งเครื่องตรวจ 2 เครื่องสำหรับ 2 ไลน์ผลิตในปี 2560 เครื่องตรวจต้องติดตั้งร่วมกับสายพานลำเลียงที่ผู้สร้างเครื่องจักรอีกรายจัดทำ เรารับผิดชอบชุดกล้อง ตู้ควบคุม และโปรแกรมตรวจ ส่วนสายพานและรางเป็นงานของผู้สร้างเครื่องจักร

ข้อกำหนดและข้อจำกัด

เครื่องต้องตรวจฝาทุกใบที่ความเร็วของไลน์ และคัดฝาเสียออกจากรางเมื่อตรวจพบ ข้อกำหนดและข้อจำกัดหลักมีดังนี้

• ความเร็วราว 5,000 ชิ้นต่อชั่วโมง โดยฝาวิ่งเรียงชิดกันบนสายพานลำเลียง
• ตรวจฐานฝา (รอยขาดและเนื้อพลาสติกเกิน) รอยพับฝา ฝาปิด และสิ่งแปลกปลอม เช่น ฝุ่น เส้นผม และแมลง
• ฝาของแต่ละไลน์ผลิตมีหลายสี ผู้ใช้ต้องเลือกชนิดฝาที่จะตรวจได้จากตู้ควบคุม
• คัดฝาเสียออกจากรางสายพานทันทีเมื่อตรวจพบ
• ติดตั้งร่วมกับสายพานลำเลียงของผู้สร้างเครื่องจักรอีกราย ตำแหน่งกล้องและแสงจึงขึ้นกับแบบรางของผู้สร้างรายนั้น

ทำไมเลือกกล้อง 2 ชุดต่อเครื่องและคัดฝาเสียด้วยลม

เราแยกกล้องเป็น 2 ชุดตามรายการตรวจ ชุดแรกรับผิดชอบฐานฝาและรอยพับฝา ชุดที่สองรับผิดชอบฝาปิด ทั้ง 2 ชุดติดบนแกนปรับระยะเหนือสายพาน จึงปรับระยะกล้องได้ การคัดออกใช้ชุดเป่าลม (Air Reject) เพราะโจทย์ต้องการคัดฝาเสียออกจากรางทันที ขณะที่ฝาดีวิ่งต่อไปตามปกติ ลำดับการทำงานของเครื่องมีดังนี้

1. 1

   เลือกชนิดฝาที่จะตรวจ

   ผู้ใช้เลือกชนิดฝาตามสีของไลน์ที่ตู้ควบคุมก่อนเริ่มเดินไลน์ ระบบจึงใช้เกณฑ์ตรวจที่ตรงกับฝาที่กำลังผลิต

2. 2

   กล้องชุดแรกตรวจฐานฝาและรอยพับฝา

   ตรวจหาฐานฝาที่ขาดหรือมีเนื้อพลาสติกเกิน และรอยพับฝาที่ขาดหรือผิดรูป

3. 3

   กล้องชุดที่สองตรวจฝาปิด

   ตรวจความผิดปกติบนฝาปิด ระบบยังหาสิ่งแปลกปลอมที่กล้องมองเห็นได้ เช่น ฝุ่น เส้นผม และแมลง

4. 4

   เป่าลมคัดฝาเสียออก

   เมื่อโปรแกรมตัดสินว่าฝาผิดปกติ ระบบสั่งชุดเป่าลมดันฝาใบนั้นออกจากรางสายพานทันที

5. 5

   เก็บผลตรวจ

   ระบบบันทึกผลการตรวจและสถานะของฝาในฐานข้อมูล

สิ่งที่เราสร้างและทดสอบ

เราสร้างเครื่องตรวจฝา 2 เครื่องสำหรับ 2 ไลน์ผลิต ครบทั้งชุดกล้อง ตู้ควบคุม และโปรแกรมตรวจที่สั่งชุดเป่าลมคัดฝาเสียออก รายการมีดังนี้

• เครื่องตรวจ 2 เครื่อง แต่ละเครื่องมีกล้อง 2 ชุดบนแกนปรับระยะเหนือสายพาน
• ตู้ควบคุมสำหรับเลือกชนิดฝาตามสีของแต่ละไลน์
• โปรแกรมประมวลผลภาพ (Python และ OpenCV) พร้อมหน้าจอผู้ใช้ (wxWidgets) และฐานข้อมูลผลตรวจ (SQLite)
• โปรแกรมสั่งชุดเป่าลม (Air Reject) คัดฝาเสียออกจากราง
• ชุดโครงสร้างควบคุมแสงที่เพิ่มภายหลัง เมื่อรางสายพานของเครื่องจักรเปลี่ยนเป็นโลหะที่สะท้อนแสง

ลำดับงานของโครงการ

โครงการเริ่มในปี 2560 ลำดับงานหลักมีดังนี้

1. ปี 2560: เริ่มโครงการตามแผนงานเดิม 10 สัปดาห์
2. ระหว่างสร้างเครื่อง: รางสายพานของผู้สร้างเครื่องจักรเปลี่ยนเป็นโลหะที่สะท้อนแสง เราจึงเพิ่มชุดโครงสร้างควบคุมแสง
3. ปี 2561: นำเครื่องแรกเข้าทดสอบแบบแยกจากไลน์ผลิตที่โรงงานลูกค้า

รายละเอียดผลทดสอบกับชิ้นงานจริง

เราทดสอบเครื่องกับฝาตัวอย่างทั้งฝาดีและฝาเสียตามขอบเขตงาน และนำเครื่องแรกเข้าทดสอบแบบแยกจากไลน์ผลิตที่โรงงานลูกค้าในปี 2561 เอกสารไม่ได้บันทึกตัวเลขอัตราจับฝาเสียหรืออัตราคัดผิด เราจึงไม่รายงานตัวเลขความแม่นยำ

ผลทดสอบแบบแยกจากไลน์ใช้ได้กับสภาพทดสอบนั้น ระหว่างสร้างและทดสอบ เราพบปัจจัยที่ต้องตกลงก่อนติดตั้งเข้าไลน์ผลิต ดังนี้

• รางสายพานจริงต่างจากแบบที่ออกแบบไว้ ทั้งวัสดุรางที่สะท้อนแสงและแผ่นปิดที่บังมุมกล้อง
• มีชนิดตำหนินอกขอบเขตงานเพิ่มเข้ามา เช่น รอยหมึก รอยไหม้ ฝาฉีก รอยคัตเตอร์ และจุดดำ
• ข้อตกลงเรื่องเกณฑ์ตรวจรับยังไม่ชัด
• ผลทดสอบแบบแยกจากไลน์ต้องยืนยันซ้ำบนรางสายพานจริงของไลน์ผลิต

สิ่งที่เราเรียนรู้

งานนี้ให้หลักการต่อไปนี้สำหรับงานติดตั้งกล้องตรวจร่วมกับเครื่องจักรของผู้ผลิตรายอื่น

• แบบเครื่องจักรรอบกล้องเป็นส่วนหนึ่งของระบบตรวจ วัสดุราง แผ่นปิด และตำแหน่งติดตั้งกำหนดทั้งแสงและมุมกล้อง จึงต้องตกลงแบบเหล่านี้กับผู้สร้างเครื่องจักรก่อนออกแบบแสง ในงานนี้รางที่เปลี่ยนเป็นโลหะทำให้ต้องเพิ่มชุดควบคุมแสงภายหลัง
• รายการตำหนิต้องกำหนดจากตัวอย่างชิ้นงานเสียจริง และปิดรายการก่อนสร้างเครื่อง ชนิดตำหนิที่เพิ่มเข้ามาหลังสร้างเครื่องเปลี่ยนทั้งแสงและโปรแกรมตรวจ
• เกณฑ์ตรวจรับต้องระบุชนิดตำหนิ วิธีทดสอบ และสภาพหน้างานที่ใช้ทดสอบให้ชัด ทุกฝ่ายต้องเข้าใจตรงกันก่อนเริ่มสร้าง และต้องรวมการทดสอบบนรางสายพานจริง ผลทดสอบแบบแยกจากไลน์ยังไม่บอกพฤติกรรมของเครื่องภายใต้แสงและการสั่นของหน้างาน

นำแนวทางนี้ไปใช้กับไลน์ผลิตของคุณได้อย่างไร

ถ้าไลน์ของคุณผลิตฝาหรือชิ้นส่วนพลาสติกขนาดเล็กที่วิ่งเรียงกันบนสายพาน และต้องคัดชิ้นเสียออกจากไลน์ คุณใช้แนวทางเดียวกับเคสนี้ได้ คือแยกกล้องตามจุดตรวจ ตัดสินผลด้วยโปรแกรมประมวลผลภาพ แล้วคัดออกด้วยลม ส่วนที่ต้องปรับคือแสง มุมกล้อง และรายการตำหนิ ตามชิ้นงานและรางของคุณ

• เตรียมตัวอย่างชิ้นงานเสียจริงของทุกชนิดตำหนิที่ต้องการให้คัดออก ตั้งแต่ช่วงออกแบบ
• เขียนเกณฑ์ตรวจรับให้ชัด ระบุชนิดตำหนิ ขนาดเล็กสุดที่ต้องเห็น ความเร็วไลน์ที่ต้องรองรับ และสภาพหน้างานที่ใช้ทดสอบ แล้วให้ทุกฝ่ายเข้าใจตรงกันก่อนเริ่มสร้าง
• วางแผนทดสอบบนสายพานจริงของไลน์ผลิต เพื่อให้ผลทดสอบตรงกับสภาพแสงและการสั่นของหน้างาน