Обнаружение одиночной экспресс-упаковки

Обнаружение одиночной экспресс-упаковки: Методика испытаний

Введение
В современных центрах обработки экспресс-грузов автоматизированные системы сортировки обрабатывают огромные потоки отправлений. Одной из критически важных задач является надежное обнаружение и извлечение одиночных экспресс-упаковок из общего потока или из точек подачи (тележек, контейнеров). Неправильное распознавание приводит к сбоям в сортировке, повреждениям грузов и простою оборудования. Настоящая статья описывает стандартизированный подход к испытаниям систем обнаружения одиночных экспресс-упаковок.

1. Объекты испытаний
Объектами испытаний выступают одиночные экспресс-упаковки, типичные для отрасли курьерской доставки:

• Размеры: Широкий диапазон: от компактных конвертов (напр., ~150x100 мм) до средних коробок (напр., ~600x400x300 мм). Испытываются упаковки на минимальных, средних и максимальных габаритах, характерных для потока.
• Типы:
  • Жесткие: Картонные коробки, пластиковые тубы, твердые почтовые ящики.
  • Мягкие: Пластиковые и бумажные почтовые пакеты, пупырчатые конверты, текстильные мешки без жесткого каркаса.
  • Комбинированные: Коробки в термоусадочной пленке, коробки с прикрепленными мягкими элементами.
• Вес: Используются упаковки с массой от минимально допустимой для системы (напр., ~0.1 кг) до максимально допустимой (напр., ~30 кг).
• Поверхность:
  • Цвет и фактура: Различные цвета (светлые, темные, яркие), глянцевые, матовые, шероховатые поверхности.
  • Маркировка: Упаковки с типовыми этикетками, штрих-кодами (1D, 2D), надписями, логотипами. Также включаются упаковки с минимальной или отсутствующей маркировкой.
  • Светоотражение: Упаковки с высокой отражающей способностью (гладкий пластик, фольга), низкой (темный картон, ткань), поглощающие свет.
• Состояние:
  • Новые без дефектов.
  • Умеренно изношенные (мятые углы, потертости).
  • Минимально деформированные (легкая вмятина на боку).
  • Частично разгерметизированные (например, открытый клапан конверта).

2. Область испытаний
Испытания проводятся в условиях, максимально приближенных к реальным условиям работы сортировочных центров:

• Точка обнаружения: Основные зоны подачи упаковок в систему сортировки:
  • Ручные посты загрузки (оператор подает упаковки на конвейер или сканирующую площадку).
  • Автоматизированные точки разгрузки тележек/контейнеров.
  • Станции роботизированного захвата.
  • Входные точки конвейерных линий.
• Окружающая среда:
  • Освещение: Испытывается при различных уровнях освещенности – стандартный рабочий свет (~500 люкс), пониженное освещение (~200 люкс), повышенное (~1000 люкс), а также при наличии направленных бликов от источников света или окон. Проверяется устойчивость к мерцанию ламп.
  • Фон: Используются типовые фоны сортировочных центров: конвейерные ленты (разных цветов – черный, серый, синий), стенки тележек/контейнеров, рабочие столы операторов. Проверяется контрастность упаковки относительно фона.
  • Помехи: Наличие посторонних объектов в поле зрения системы (инструменты, элементы упаковки, руки оператора, части тележек) – проверяется на ложные срабатывания. Вибрация от работающего оборудования.

3. Методы испытаний
Методика испытаний фокусируется на оценке ключевых характеристик системы обнаружения:

• Точность обнаружения:
  • Подача единичных упаковок: Последовательная подача одиночных объектов испытаний (разных типов, размеров, состояний) в область обнаружения. Фиксируется количество верно распознанных как "одиночная упаковка" (True Positive - TP).
  • Подача групп/пустот: Подача пустых палет/тележек, подача групп упаковок, лежащих вплотную или частично перекрывающихся. Фиксируется количество ложных срабатываний (False Positive - FP - система ошибочно детектирует упаковку, где ее нет) и пропусков цели или ложных негативов (False Negative - FN - система не детектирует упаковку там, где она есть).
  • Расчет метрик:
    • Recall (Полнота) = TP / (TP + FN) -> Процент реальных упаковок, которые были обнаружены.
    • Precision (Точность) = TP / (TP + FP) -> Процент обнаруженных объектов, которые действительно были упаковками.
    • F1-Score = 2 * (Precision * Recall) / (Precision + Recall) -> Комбинированная метрика.
• Скорость и стабильность:
  • Циклическая нагрузка: Подача объектов со скоростью, соответствующей максимальной проектной производительности системы сортировки. Фиксируется время отклика системы (время от попадания в зону видимости до выдачи сигнала).
  • Продолжительное тестирование: Многочасовая работа системы под нагрузкой для выявления сбоев, "зависаний", снижения точности из-за нагрева или накопления ошибок.
• Устойчивость к факторам среды:
  • Проведение тестов на точность и скорость при различных сценариях освещения (динамическое изменение света).
  • Подача упаковок на разных фонах.
  • Внесение контролируемых помех (вибрация, мерцание света, движение посторонних объектов на заднем плане).
• Оценка позиционирования:
  • Измерение точности определения координат (X, Y) и ориентации (угол поворота) обнаруженной упаковки относительно требуемой системы координат (например, для последующего захвата роботом). Используются эталонные метки и измерительные инструменты.

4. Испытательное оборудование
Для проведения комплексных испытаний требуется следующее оборудование:

• Испытательный стенд/зона: Физическая площадка, воспроизводящая целевую точку обнаружения системы (участок конвейера, стол подачи, зона сканирования контейнера). Должен позволять регулировать высоту, фон, угол подачи.
• Контролируемая система освещения: Набор осветительных приборов (рассеянный свет, направленный свет, светодиодные панели) с регулируемой интенсивностью и возможностью создания бликов. Измеритель освещенности (люксметр).
• Система подачи тестовых объектов:
  • Ручная подача: Оператор для проверки базовой функциональности и специфичных кейсов.
  • Полуавтоматические податчики: Для воспроизводимой подачи упаковок с контролируемой скоростью, ориентацией и позицией (например, пневматические толкатели, сервоприводные манипуляторы).
  • Тележки/контейнеры: Типовые используемые в отрасли емкости для тестов на разгрузку.
• Средства измерения и регистрации:
  • Высокоточные камеры (промышленные, высокоскоростные): Для независимой фиксации положения и состояния тестового объекта и его соотнесения с данными тестируемой системы обнаружения. Системы машинного зрения для точного измерения координат.
  • Датчики положения: Световые барьеры, индуктивные датчики для точного определения момента входа/выхода объекта из зоны.
  • Таймеры/счетчики: Для измерения времени отклика и подсчета событий (TP, FP, FN).
  • Система сбора данных: Компьютер со специализированным ПО для записи событий, метрик, видео с синхронизацией по времени и генерации отчетов.
  • Измерительные инструменты: Линейки, угломеры, лазерные дальномеры для контроля положения и размеров.
• Тестируемая Система Обнаружения (ТСО): Собственно система, включающая сенсоры (камеры видимого спектра, 3D-камеры, лидары, лазерные сканеры), источники подсветки (если используются) и вычислительный блок с ПО для обработки данных и принятия решения о наличии/отсутствии и параметрах упаковки.

Заключение
Тщательные испытания систем обнаружения одиночных экспресс-упаковок по описанной методологии являются неотъемлемой частью обеспечения надежности и эффективности автоматизированных сортировочных комплексов. Стандартизация объектов, условий, методов и оборудования для тестирования позволяет объективно оценить характеристики системы, сравнить различные решения и гарантировать их стабильную работу в реальных, зачастую сложных, условиях обработки экспресс-грузов. Ключевые показатели – точность (Precision), полнота (Recall) и скорость обнаружения – напрямую влияют на общую производительность сортировочного узла и удовлетворенность клиентов.