G 2025

Senzorický systém pro podporu zajištění kvality výroby

FRISCHER, Robert; Ondřej GRYCZ a Jan PSZCZOLKA

Základní údaje

Originální název

Senzorický systém pro podporu zajištění kvality výroby

Název anglicky

Sensory system to support production quality assurance

Autoři

Vydání

2025

Další údaje

Jazyk

čeština

Typ výsledku

Technicky realizované výsledky (prototyp, funkční vzorek)

Obor

20205 Automation and control systems

Stát vydavatele

Česká republika

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Označené pro přenos do RIV

Ano

Organizační jednotka

Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích

Klíčová slova anglicky

digital image processing ; sensor automation ; IR camera ; WIRELESS

Technické parametry

Napájení: 28 V/0,6 A Datové propojení: WiFi 2,4 GHz Typ snímacího čipu: MLX90640B Přenosový protokol: HTTP

Štítky

Návaznosti

FW10010243, projekt VaV.
Změněno: 9. 2. 2026 13:17, Ing. Barbora Langšádlová

Anotace

V originále

Jedná se o elektronický senzorický systém monitorující veličiny jako teplota, vlhkost, tlak, IR apod. Jedná se o iterační proces, kdy poznatky získané z reálných měření jsou zpětně implementovány do procesu návrhu a simulací. Každou iterací je finální komponenta blíže původnímu zadání. Jedná se o zařízení spadající pod IIoT oblast, schopné bezdrátově komunikovat pomocí WiFi a nasazeno ve velkém počtu kdekoliv ve výrobním procesu, resp. ve výrobních halách. Elektronické zařízení obsahuje mikrokontrolér s bezdrátovou komunikací, který datově komunikuje s aktuálním setem senzorů. Implementovány jsou přesné teplotní senzory, senzory vlhkosti, senzory barometrického tlaku a v neposlední řadě senzor IR obrazu, resp. přehledový senzor v NIR s rozlišením do 1000 pixelů. Takto pojatý komplexní senzor umožňuje průběžný monitoring důležitých veličin v požadovaných místech a umožňuje dodatečnou analýzu vlivů na kvalitu výroby. Integrace jednoduché infračervené kamery umožňuje plošný monitoring teplot s možností online vyhodnocením kritických míst, popřípadě detekovat lokální teplotní anomálie. Výzkumné nejistoty byly řešeny nestabilní součástkovou základnou, problémy s programováním mikrokontrolerů, nevhodným návrhem layoutu plošného spoje a zvýšenou emisí elektromagnetického záření, napájecí zdroj senzorů byl upraven na možnost funkce s napětím až 28 V (pracovní napětí 3,3 V) a algoritmy pro předzpracování dat byly implementovány do použitého mikrokontroleru. Výzkumná nejistota byla řešena algoritmizací a hledáním takových algoritmů/soustavy algoritmů, která nabízí optimální variantu pro odesílaná data bez nutnosti omezovat kvantitu a kvalitu dat. Senzorický systém je využíván pro sběr požadovaných veličin, které mohou mít vliv na kvalitu výroby taženého drátu a které mohou být dále využity pro pokročilejší analýzu, popřípadě v dalších projektech. Měřená data jsou ukládána do databáze k dalšímu zpracování a slouží pro verifikaci mezí podmínek okolních veličin při výrobě taženého drátu a jeho navíjení. Výsledek je využíván v průběhu celého projektu a jeho finální varianta představuje tento výstup. Výstup je součástí rozsáhlejšího systému pro digitalizaci výrobního procesu výroby taženého drátu, ale principiálně lze tento výstup považovat za samostatný a nabízet třetím stranám jako samostatný produkt.

Anglicky

The system is an electronic sensor platform designed to monitor parameters such as temperature, humidity, pressure, infrared (IR) data, and related quantities. The development follows an iterative process, in which insights gained from real-world measurements are continuously fed back into the design and simulation stages. With each iteration, the final component converges closer to the original specification. The device falls within the Industrial Internet of Things (IIoT) domain and is capable of wireless communication via Wi-Fi, enabling deployment in large numbers at virtually any point within the manufacturing process or production halls. The electronic device incorporates a microcontroller with wireless connectivity, which communicates with the current set of sensors. The system integrates high-precision temperature sensors, humidity sensors, barometric pressure sensors, and, last but not least, an infrared imaging sensor, i.e. an overview Near-Infrared (NIR) sensor with a resolution of up to 1,000 pixels. This comprehensive sensor concept enables continuous monitoring of critical parameters at selected locations and allows for subsequent analysis of their impact on production quality. The integration of a simple infrared camera enables area-based temperature monitoring, including online evaluation of critical zones and the detection of localized thermal anomalies. Research uncertainties were addressed in connection with an unstable component supply, microcontroller programming issues, suboptimal printed circuit board (PCB) layout design, and increased electromagnetic emissions. The sensor power supply was modified to support operation at input voltages of up to 28 V (with an operating voltage of 3.3 V), and data preprocessing algorithms were implemented directly on the microcontroller. Algorithmic development focused on identifying optimal algorithmic approaches or algorithm sets that enable efficient data transmission without compromising data quantity or quality. The sensor system is used for the acquisition of relevant parameters that may affect the quality of drawn wire production and that can be further utilized for advanced analyses or future projects. The measured data are stored in a database for further processing and serve to verify environmental operating limits during wire drawing and winding processes. The results are utilized throughout the entire project, with the final system configuration constituting this deliverable. Although the output is part of a broader system for the digitalization of the wire manufacturing process, it can, in principle, be considered a standalone solution and offered to third parties as an independent product.