南乌拉尔国立大学的科学家开发了一个软件包来检测透明产品中的结构缺陷。第一次实验是在高压电线上使用的玻璃绝缘子上进行的。该技术可用于任何生产复杂形状玻璃产品的企业,并且可以在不受外部破坏性影响的情况下评估其质量。
在工业中,有检测平板压延玻璃缺陷的方法,例如手机屏幕、展示柜,当光线折射时,所有缺陷都会被检测到。这些方法不适用于曲面。
“很难注意到复杂透明产品的损坏,”南乌拉尔国立大学应用数学与编程系高级讲师 拉基米尔·苏林说。“首先,如果光线从侧面落下,眩光会干扰。而当光线从下方照射时,对比度会下降。此外,复杂物体具有不同的图案和纹理,可能会被误认为是缺陷。我们开发的独特之处在于,我们创建了一种基于神经网络的算法,可以增加对比度并搜索物体中不寻常的内含物。”
在工作的第一阶段,研究人员训练神经网络算法来检测几毫米大小的可见缺陷。该项目的进一步发展是使用傅里叶图像来检测几分之一毫米大小的缺陷,甚至是肉眼看不见的瑕疵。
“如果我们让光线穿过一个物体,它们会以某种方式被缺陷折射。缺陷越小,折射越强,”光信息学系研究生基里尔·别洛夫解释说。“我们将利用这一特性获得具有缺陷的复杂形状透明物体的傅里叶图像。通过研究此类傅立叶图像的特征,我们想证明透明物体中的小缺陷可以用类似的方式检测出来,而不管其几何形状有多复杂。”
南乌拉尔国立大学的科学家将企业使用的传统方法与数学方法相结合。到目前为止,世界上还没有人使用傅立叶图像对具有复杂几何形状的透明宏观物体进行缺陷检测。
这个独特的项目是与股份公司“南方跨区域能源公司” (隶属于有限责任公司生产协会“FORENERGO” )合作的结果,当时得到了俄罗斯科学和高等教育部的支持。科学家们接受了为期三年的国家任务。研究团队包括三个部门的员工:光信息学;发电厂、网络和供电系统;应用数学和编程。除了检测缺陷外,科学家还研究有缺陷产品的电物理特性。
“首先,我们研究缺陷对透明物体电气强度的影响,”发电厂、网络和供电系统系副教授彼得·朗辛格说。 – GOST 6490-2017 规定了基于具有复杂几何形状的透明电介质制造的玻璃悬浮绝缘子的要求。我们认为这些要求是不完整的。特别是,该标准没有规定玻璃部件中允许缺陷的位置,精度高达毫米。通过研究有缺陷的透明物体的电物理特性,我们希望提供科学依据的建议,特别是阐明玻璃绝缘子中允许缺陷的参数要求。
获得的结果可能会引起任何生产玻璃产品的企业的兴趣。用于识别玻璃绝缘子缺陷的计算机视觉软件包的独特性已由一项发明专利证实。车里雅宾斯克的科学家计划在2028年前将新方法引入大规模生产。