基于5G+工業(yè)邊緣云的機(jī)器視覺(jué)帶鋼表面檢測(cè)平臺(tái)
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(guò)30個(gè)5G+系列解決方案并成功實(shí)踐了50多個(gè)示范項(xiàng)目，與超過(guò)300個(gè)行業(yè)客戶(hù)建立戰(zhàn)略合作，合力部署5G應(yīng)用。與超過(guò)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(zhǎng)時(shí)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(kāi)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(duì)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(shí)別和自動(dòng)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(hù)，通過(guò)5G+工業(yè)互聯(lián)，推動(dòng)綠色、環(huán)保的生產(chǎn)方式，具有巨大的社會(huì)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(dòng)化方向發(fā)展。為了發(fā)揮自動(dòng)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(shì)，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(guò)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(lèi)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(lái)一直沿用人工開(kāi)卷抽檢或頻閃光法等檢測(cè)方法進(jìn)行表面質(zhì)量檢測(cè)。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(cè)運(yùn)行速度很慢的帶鋼表面，實(shí)時(shí)性差。因此，實(shí)現(xiàn)對(duì)帶鋼表面缺陷圖像的準(zhǔn)確分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)表面缺陷分類(lèi)和記錄，并加以實(shí)時(shí)控制，對(duì)于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，從而提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力將起到非常積極的作用。
2. 項(xiàng)目簡(jiǎn)介
為解決以上表面質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)連接的問(wèn)題，本項(xiàng)目根據(jù)鋼鐵行業(yè)的質(zhì)量檢測(cè)目前現(xiàn)狀，結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器視覺(jué)研究、5G網(wǎng)絡(luò)及MEC、大數(shù)據(jù)平臺(tái)、云計(jì)算等技術(shù)，利用工業(yè)相機(jī)拍攝高清圖片，通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)將檢測(cè)圖像上傳至云平臺(tái)，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(cè)結(jié)果。依托5G網(wǎng)絡(luò)的大帶寬和低時(shí)延特性，使得系統(tǒng)的高清圖像得以快速上傳和分析，滿(mǎn)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(shí)，本項(xiàng)目在帶鋼表面檢測(cè)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(shí)別分類(lèi)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(kāi)發(fā)基于工業(yè)邊緣云的質(zhì)量檢測(cè)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(tái)、帶鋼表面檢測(cè)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?gòu)?fù)制到鋼鐵行業(yè)其他產(chǎn)品的表面質(zhì)量檢測(cè)場(chǎng)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(jué)帶鋼表面檢測(cè)項(xiàng)目包括以下四個(gè)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(tái)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(jué)的帶鋼表面質(zhì)量檢測(cè)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(hù)提供5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)機(jī)器視覺(jué)解決方案。
二、項(xiàng)目實(shí)施概況
中興通訊、遼寧移動(dòng)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(jué)帶鋼表面檢測(cè)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(shí)上傳至MEC工業(yè)邊緣云與缺陷庫(kù)進(jìn)行分析比對(duì)，通過(guò)缺陷分類(lèi)記錄和實(shí)時(shí)控制，可以大幅提升識(shí)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(tái)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(guò)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(tái)層。
云平臺(tái)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(shí)別、信息管理等模塊。
2. 5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
無(wú)線技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括移動(dòng)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(chǎng)景，當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域使用的無(wú)線通信協(xié)議眾多、各有不足且相對(duì)封閉，導(dǎo)致設(shè)備互聯(lián)互通難，亟需構(gòu)建一種新的無(wú)線技術(shù)體系，滿(mǎn)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(jí)時(shí)延的實(shí)時(shí)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(shí)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(lái)工業(yè)互聯(lián)的基石。本項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)架構(gòu)見(jiàn)下圖：
2. 具體應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用模式
帶鋼表面質(zhì)量檢測(cè)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(shí)別、缺陷信息管理等過(guò)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(guò)5G網(wǎng)絡(luò)和MEC，將圖像上傳至云平臺(tái)，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(cè)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(chǔ)及輸出，另一方面繼續(xù)對(duì)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(shí)別，確定缺陷類(lèi)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(jiǎn)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(lèi)；
（3）冷軋帶鋼寬度在線檢測(cè)；
（4）冷軋帶鋼表面圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢(xún)；
（5）冷軋帶鋼表面質(zhì)量缺陷數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢(xún)；
（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(zhuān)業(yè)濾光鏡頭，高頻漫射LED線光源，保證600m/min以下級(jí)別產(chǎn)線最小精度0.18mm的圖像檢測(cè)水平。系統(tǒng)分布式架構(gòu)、全以太網(wǎng)萬(wàn)兆集成通訊、UPS穩(wěn)壓供電，構(gòu)建簡(jiǎn)單安全通訊框架，使系統(tǒng)可以長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì)酸洗冷連軋等惡劣生產(chǎn)環(huán)境，系統(tǒng)還有針對(duì)性的增加了防酸氣設(shè)計(jì)外罩、自適應(yīng)光控系統(tǒng)、無(wú)源渦流冷卻系統(tǒng)等設(shè)計(jì)。
軟件運(yùn)行平臺(tái)在保證多相機(jī)高速碎片圖像的自動(dòng)拼接、精準(zhǔn)帶鋼跟蹤定位的前提下，同步實(shí)現(xiàn)對(duì)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(chǔ)。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(shí)別執(zhí)行效率；通過(guò)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(guò)具備智能參數(shù)設(shè)定的分類(lèi)模型正訓(xùn)練系統(tǒng)及誤報(bào)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(lèi)效果的持續(xù)提升。
圖像處理方法
圖像拼接：離線時(shí)，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(shí)，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(cè)：依據(jù)帶鋼邊部與帶鋼區(qū)域的灰度波動(dòng)差異及波動(dòng)程度來(lái)綜合確定帶鋼邊部位置。
降噪：主要采用灰階邊緣Gauss過(guò)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(duì)比度。
缺陷檢出方法
缺陷檢出是表面質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)的基本功能，也是最主要的功能，缺陷檢出率越高，說(shuō)明系統(tǒng)對(duì)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(cuò)率。系統(tǒng)缺陷檢出方法主要分為三個(gè)流程。
缺陷識(shí)別方法
缺陷識(shí)別過(guò)程是人工智能技術(shù)在帶鋼表面質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)中最為突出的體現(xiàn)，它使帶鋼表面質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)具備現(xiàn)場(chǎng)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(lèi)別，進(jìn)而輔助操作人員對(duì)生產(chǎn)狀況作出判定并給與決策。本系統(tǒng)缺陷識(shí)別主要包括缺陷分類(lèi)以及偽缺陷辨識(shí)兩部分。
缺陷識(shí)別方法采用基于特征描述、結(jié)論輸出的類(lèi)決策樹(shù)分類(lèi)模型。
二次分類(lèi) ：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(lèi)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(lèi)別歸屬。
4. 安全及可靠性
MEC工業(yè)邊緣云利用5G無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)就近提供工業(yè)企業(yè)用戶(hù)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(jí)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(wú)需經(jīng)過(guò)核心網(wǎng)，直接由MEC平臺(tái)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(wèn)時(shí)延，提升業(yè)務(wù)體驗(yàn)。 通過(guò)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(jué)質(zhì)量檢測(cè)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(shí)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(shí)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(jué)質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)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(gè)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(duì)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(tái)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(gè)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(huì)效益
制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略第一個(gè)十年行動(dòng)綱領(lǐng)《中國(guó)制造2025》強(qiáng)力推動(dòng)智能制造。鋼鐵業(yè)正在從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)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(jué)技術(shù)是一項(xiàng)鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)智能轉(zhuǎn)型和升級(jí)的賦能技術(shù)。基于5G的機(jī)器視覺(jué)帶鋼表面檢測(cè)平臺(tái)，面對(duì)的客戶(hù)均為政府、大型工業(yè)企業(yè)等重點(diǎn)行業(yè)客戶(hù)，通過(guò)基于5G的機(jī)器視覺(jué)帶鋼表面檢測(cè)平臺(tái)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(duì)“中國(guó)制造2025規(guī)劃”行動(dòng)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(jí)，進(jìn)一步降低經(jīng)營(yíng)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(jí)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(shí)，快速提升能力，降低了企業(yè)技術(shù)門(mén)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(dòng)其轉(zhuǎn)型升級(jí)。
推動(dòng)企業(yè)上云，企業(yè)采取按需付費(fèi)、以租代買(mǎi)、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(guò)5G+MEC的部署，將網(wǎng)絡(luò)能力、計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力、行業(yè)應(yīng)用等實(shí)現(xiàn)在工廠的落地，滿(mǎn)足用戶(hù)“數(shù)據(jù)不出場(chǎng)”、超低時(shí)延的需求，極大地簡(jiǎn)化了工廠機(jī)器視覺(jué)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(jí)提供一個(gè)可靠、可預(yù)期的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，滿(mǎn)足行業(yè)差異化+確定性的網(wǎng)絡(luò)需求。
5G+機(jī)器視覺(jué)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(chǎng)景自迭代，為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供樣板范例，助力中國(guó)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(tái)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(tái)服務(wù)、MEC服務(wù)以及帶鋼表面檢測(cè)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(jué)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(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同檢測(cè)，共享缺陷圖像庫(kù)，提升缺陷識(shí)別率。一是共享了缺陷圖像庫(kù)，缺陷圖像庫(kù)由原來(lái)的被廠商封閉變成開(kāi)放。二是由于算力、存儲(chǔ)的提升，缺陷識(shí)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(kāi)放性
本項(xiàng)目可部署在公有云、私有云和混合云平臺(tái)，對(duì)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(dòng)輒幾百萬(wàn)元的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)購(gòu)置費(fèi)用，有利于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在鋼鐵行業(yè)的推廣。同時(shí)，產(chǎn)品均采用開(kāi)源產(chǎn)品和自主研發(fā)產(chǎn)品，自主掌控力強(qiáng)，不會(huì)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(mǎn)足工業(yè)企業(yè)絕大部分場(chǎng)景需求。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)施快速，生產(chǎn)線停機(jī)時(shí)間短。采用5G網(wǎng)絡(luò)部署機(jī)器視覺(jué)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(shí)，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(tái)、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(tái)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(jué)帶鋼表面質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)的MEC工業(yè)邊緣云采用專(zhuān)門(mén)針對(duì)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(chǔ)以及靈活的配置，可以滿(mǎn)足多檢測(cè)點(diǎn)5G接入時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理和實(shí)時(shí)分析的業(yè)務(wù)需求。高速圖像檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)采用5G無(wú)線組網(wǎng)，相比傳統(tǒng)單機(jī)版機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)可以通過(guò)算法上云和缺陷庫(kù)共享大幅提升檢出率、縮短調(diào)測(cè)擴(kuò)展和升級(jí)維護(hù)時(shí)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(cè)點(diǎn)位置經(jīng)常變化的場(chǎng)景。
· 識(shí)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(guò)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(dòng)態(tài)變規(guī)格，自適應(yīng)調(diào)整光源組照明強(qiáng)度，同時(shí)抑制產(chǎn)品特性及產(chǎn)品缺陷干擾
2）針對(duì)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(duì)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(cè)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(shí)模型
缺陷識(shí)別流程分為一次識(shí)別和二次識(shí)別一次識(shí)別為快速識(shí)別疑似有缺陷的部位，并進(jìn)行標(biāo)記。二次識(shí)別為細(xì)致識(shí)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(shí)方法。
4）基于缺陷目標(biāo)特征的雙層分類(lèi)器
從產(chǎn)品缺陷特征共性出發(fā)建立類(lèi)決策樹(shù)缺陷識(shí)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(shí)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(shí)別模型，優(yōu)化缺陷判別及分析參數(shù)。
滿(mǎn)足于冷軋板、冷軋鍍鋅板等多品種的表面質(zhì)量在線檢測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期、穩(wěn)定、在線識(shí)別及存儲(chǔ)帶鋼表面缺陷信息，同時(shí)分析檢測(cè)帶鋼寬度信息。系統(tǒng)通過(guò)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(dòng)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(shí)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(shí)。從產(chǎn)品缺陷特征共性出發(fā)建立類(lèi)決策樹(shù)缺陷識(shí)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(shí)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(shí)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(gòu)一套表檢設(shè)備，在100萬(wàn)元/套，然后每年付出成本12萬(wàn)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(wàn)元。采用服務(wù)模式，每年支出服務(wù)費(fèi)20萬(wàn)元，7年內(nèi)總擁有成本140萬(wàn)元，每臺(tái)節(jié)省成本44萬(wàn)元。鞍鋼共有冷軋生產(chǎn)線13條，共計(jì)節(jié)省成本572萬(wàn)元。
二、提升檢出率和識(shí)別率
基于5G+工業(yè)邊緣云的機(jī)器視覺(jué)帶鋼表面檢測(cè)平臺(tái)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(shí)別率（73%-95%）。通過(guò)對(duì)帶鋼缺陷的實(shí)時(shí)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(hù)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(jué)表面檢測(cè)技術(shù)不再受制于美日韓德,可以很方便的升級(jí)維護(hù)、更新補(bǔ)丁。
· 機(jī)器視覺(jué)，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(jué)表面質(zhì)量檢測(cè)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(jué)的應(yīng)用藍(lán)海，基于5G的機(jī)器視覺(jué)帶鋼表面檢測(cè)相關(guān)服務(wù)，具有廣闊的市場(chǎng)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(jué)領(lǐng)域，針對(duì)基于5G機(jī)器視覺(jué)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(jué)檢查方向的供應(yīng)商，使機(jī)器視覺(jué)成為新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)，并推動(dòng)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(lèi)企業(yè)和創(chuàng)業(yè)者以機(jī)器視覺(jué)平臺(tái)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(chǎng)從鋼鐵業(yè)再延伸至汽車(chē)、鋁業(yè)、造紙業(yè)等其他細(xì)分市場(chǎng)，積極培育平臺(tái)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(dòng)企業(yè)上云，助力各級(jí)企業(yè)上云，支持各市工業(yè)和信息化主管部門(mén)建立完善公共服務(wù)平臺(tái)，為企業(yè)提供網(wǎng)絡(luò)、云平臺(tái)、解決方案設(shè)計(jì)等各類(lèi)服務(wù)。
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