Автоматизация вместо микроскопа: в ИТМО представили первую в России интеллектуальную систему контроля микроимплантов и точных деталей

Традиционный подход к контролю качества микроскопических изделий, как правило, основан на ручном труде контроллеров с использованием микрометров, штангенциркулей и оптических микроскопов. Внедрение аппаратно-программного комплекса, разработанного в международной научной лаборатории «Интеллектуальные оптические системы» ИТМО, позволяет автоматизировать и ускорить данный процесс и минимизировать влияние субъективного фактора.

В состав комплекса «Микрометрон» входит прецизионная контрольно-оптическая измерительная машина и специализированное программное обеспечение, разработанные в ИТМО. Система предназначена для автоматизированного высокоточного размерного контроля, а также контроля качества механической обработки поверхности малогабаритных (до 30 миллиметров) изделий сложной формы.

Область применения комплекса охватывает различные производства: от изготовления дентальных и ортопедических имплантов до выпуска прецизионных деталей для двигателей, турбин, топливной аппаратуры, комплектующих для точных приборов, машин и механизмов.

«Основная задача программного обеспечения — проводить размерный контроль по заданному плану, сравнивая фактические знания линейно-угловых параметров формы изделия с эталонными. Чтобы проконтролировать изделия сложной формы, машина ориентирует изделие по командам программы при помощи встроенного прецизионного привода. Вторая задача программы  — контроль качества механической обработки поверхности: выявление дефектов, проверка наличия предусмотренных конструкцией изделия элементов и оценка их соответствия заданной форме. При этом используется информация об эталонной форме детали в виде 3D-модели. Весь этот комплекс нужен для того, чтобы автоматизировать контроль на высокотехнологичных предприятиях, производящих изделия особого назначения», — объяснил руководитель группы международной научной лаборатории «Интеллектуальные оптические системы» ИТМО Федор Иночкин.

Технологический цикл начинается с создания цифрового «плана контроля» изделия. Оператор задает последовательность операций, определяющих ориентацию изделия, контролируемые параметры и допустимые отклонения. Этот план становится шаблоном для последующих циклов контроля изделий данного типа.

Далее в рабочую зону контрольно-измерительной машины устанавливают деталь. По сигналу готовности комплекс выполняет весь автоматический цикл контроля: сканирует изделие, попеременно используя фронтальную и теневую подсветку для анализа качества обработки поверхности и точного контроля геометрических параметров изделия. Программа сравнивает полученные данные со значениями в цифровом плане контроля и формой виртуального эталона и визуализирует результаты проверки. Цикл контроля выполняется в реальном времени, а сама технология может быть напрямую интегрирована в роботизированные производственные линии.

Среди аналогов на мировом рынке представлены европейские, японские и китайские бренды. Однако эти системы, в основном, ориентированы либо на размерный контроль, либо на контроль поверхности. Преимущество разработки ИТМО заключается в объединении в одном цикле как прецизионного размерного контроля, так и контроля качества обработки поверхности. Кроме того, технологический стек комплекса изначально спроектирован таким образом, чтобы обеспечивать «бесшовную» интеграцию с роботизированными линиями и цифровыми двойниками изделий. Благодаря встроенной возможности импорта 3D-моделей ПО комплекса позволяет настраивать планы контроля еще до начала выпуска самих изделий, минимизируя время подготовки к выпуску новых видов продукции.

Инициатором проекта выступил завод Lenmiriot — крупнейший российский производитель дентальных имплантатов собственной разработки, который много лет сотрудничает с ИТМО. По заказу предприятия сотрудники университета выполнили научно-исследовательскую работу, в ходе которой было спроектировано и изготовлено два экспериментальных образца автоматического комплекса и разработаны алгоритмы обработки данных и ПО.

В настоящее время сотрудники лаборатории прорабатывают технические решения для серийного исполнения комплекса.