Extrusion Russian Edition 1-2023

17 ЭКСТРУЗИЯ 1/2023 УМНАЯ ЭКСТРУЗИЯ много времени, поэтому в час можно проанализировать лишь небольшое ко- личество образцов пенопласта [Pet03]. Во время ожидания между такими по- следующими процедурами контроля качества и производством выпускается большое количественной бракованной продукции. Разработка автоматизированной системы В связи с этим в рамках научно-ис- следовательского проекта AiF (На- учно-исследовательская ассоциация по содействию развитию предприя- тий малого и среднего бизнеса) была осуществлена разработка автомати- зированной системы определения структуры пены независимо от субъ- ективных оценок отдельных опера- торов машин с целью обеспечения объективного и воспроизводимого анализа пенопластов. На первом этапе была разработана измерительная схема для определе- ния структуры пены различных экс- трудированных материалов. Для этого использовались монохромная камера со строчно-кадровой разверткой типа Mako G-158 POE от Allied Vision (Штадтрода, Германия) и бителецен- трический измерительный объектив типа DTCM118-48 от Shenzen Vico Technology (Шэньчжэнь, Китай). С опорой на широкий спектр образцов пенопластов (вспененные физическим и химическим способом пленки, а так- же листы из ПЭТ и ПЭ) был опреде- лен оптимальный метод освещения для получения высококонтрастных изобра- жений структуры пены. Метод темного поля (рис. 1) с двумя параллельными излучателями, углом падения 82,5° и расстоянием между излучателями 28,3 см оказался оптимальным для по- лучения изображения как вспененных выдувных пленок, так и различных пе- нопластовых листов в условиях осве- щения падающим светом. Изображения были получены с по- мощью скрипта, разработанного на языке Python с использованием библи- отеки графической обработки OpenCV, который позволяет автоматически де- лать снимки структуры пены через за- данные временные интервалы. Затем к полученным изображениям были до- бавлены метаданные производствен- ного процесса с указанием следующей информации: номер установки, время производства, целевые значения струк- туры пены, которую необходимо про- извести, а также текущие настройки оборудования. Совместно с метадан- ными изображения отправлялись на хранение в базу данных, отделенную от производственного процесса, и переда- вались на серверный компьютер, опти- мизированный для анализа структуры пены. Локальное разделение съемки в экспериментальной лаборатории или на производстве и обработка изобра- жений в отдельной серверной дает раз- личные преимущества с точки зрения практической промышленной реализа- ции. С одной стороны, ЭВМзащищены от влияния окружающей среды на про- изводстве (грязь, влажность и другие факторы), а с другой, одна ЭВМ спо- собна управлять несколькими произ- водственными линиями одновременно. Подбор оборудования и сырья Для создания большого набора дан- ных о различных структурах пены на опытно-экспериментальных лаборатор- ных установках IKV были произведены вспененные физическим и химическим способом выдувные пленки. Для изго- товления пленок со структуройA/B/A с вспененным внутренним слоем исполь- зовалась линия по производству 3-слой- ных выдувных пленок компанииKuhne Anlagenbau (Санкт-Августин, Герма- ния). Структура пленки A/B/A была реализована с помощью двух одношне- ковых экструдеров типа KFB 45/600 (L/D = 24) и одношнекового экстру- дера типа KFB 35/600 (L/D = 20). Для испытаний применялись 3-зональные шнеки со сдвиговыми и смесительными рычагами. УстановкиPE-LD(2102N0W, 2102X0) и PE-HD (F4520, FO4660) от Sabic Europe (Гелен, Нидерланды) были привлечены для производства вспенен- ных пленок с максимально разнообраз- ными структурами. Физический пено- образователь диоксид углерода (CO 2 ) вводился в расплав экструдера среднего слоя для осуществления физической экструзии пенопластов по технологии Optifoam компании Promix Solutions (Винтертур, Швейцария). Вспененный внутренний слой был ограничен ком- пактными и при этом очень тонкими и оптически прозрачными кромочными слоями. Для пенопластов, вспененных химическим способом, использовался вспенивающий и зародышеобразую- щий агент Hydrocerol CF 40E компании Avient (Эйвон-Лейк, Огайо, США). Для анализа пенопластовых листов были взяты листыжесткого ПЭТ-пенопласта компании Armacell International (Тими- стер-Клермон, Бельгия) с различной скоростью вытяжки и полиэтиленовые пенопласты компании NMC (Вайсвам- пах, Люксембург) с различной плотно- стью пены. Обучение нейронных сетей С целью создания набора данных для обучения нейронных сетей для автома- тической сегментации ячеек пенопла- ста сначала необходимо было провести ручное аннотирование изготовленных экструдированных пенопластов. Для этого вручную были сегментирова- Вспененные физическим и химическим способом рукавные пленки Снимок, выполненный по испытательно-измерительной схеме Сегментация вручную Сегментированный снимок Плиты из жесткого ПЭТ-пенопласта Рис. 2. Процесс ручного аннотирования изображений пены