Gạch bán sứ là hay còn gọi là gạch Semi- Porcelain. Đây là một dòng gạch ốp lát được cấu tạo từ thành phần cốt liệu chính là bột đá giống gạch granite nhưng bề mặt gạch được phủ một lớp men giống gạch ceramic.

Trước khi kết thúc quá trình sản xuất và đem đi đóng gói, gạch được kiểm tra lần cuối để phát hiện khuyết tật, kích thước bằng công cụ camera xử lý ảnh. Những viên gạch không đủ tiêu chuẩn sẽ được đánh dấu và loại bỏ. Qúa trình kiểm tra sản phẩm này có thể do con người thực hiện, tuy nhiên vẫn không thể tránh khỏi còn sai sót. Để khắc phục sai sót khi sử dụng con người trong quá trình kiểm tra sản phẩm, công nghệ xử lý ảnh được đem ra sử dụng và cho thấy hiệu quả vượt trội trong việc kiểm tra khuyết tật của sản phẩm.

Hiện nay, Việt Nam có khoảng 35 doanh nghiệp sản xuất trong ngành gạch ốp lát. Tuy nhiên, có rất nhiều doanh nghiệp vẫn chưa có công nghệ kiểm tra khuyết tật gạch bằng xử lý ảnh trong dây chuyền sản xuất. Do đó, độ đồng đều về chất lượng sản phẩm chưa thể cạnh tranh được với các doanh nghiệp đã trang bị công nghệ này.

Xuất phát từ thực trạng đó, Bộ Công Thương đã giao Viện IMI thực hiện đề tài “Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thiết bị kiểm tra khuyết tật bề mặt gạch trên dây chuyền sản xuất gạch bán sứ”. Đề tài do KS. Nguyễn Tiến Hùng làm chủ nhiệm.

Mục tiêu của đề tài nhằm nghiên cứu làm chủ quy trình ứng dụng mã nguồn mở để xây dựng giao diện và chương trình điều khiển tự động cho thiết bị kiểm tra khuyết tật gạch bán sứ (màu sắc, nứt, vỡ, kích thước); xây dựng thuật toán và phần mềm chuyên dùng cho thiết bị kiểm tra khuyết tật gạch bán sứ; và xây dựng đội ngũ chuyên gia, cán bộ kỹ thuật chuyên sâu cho ngành gạch men.

KS. Nguyễn Tiến Hùng – Chủ nhiệm đề tài cho biết, việc kiểm tra chất lượng gạch chủ yếu dựa trên việc kiểm tra 03 yếu tố gồm kích thước gạch, độ phẳng bề mặt gạch và lỗi trên bề mặt gạch. Trong đó, kích thước gạch được kiểm tra theo chiều dài, chiều rộng và đường chéo của viên gạch. Nếu viên gạch đạt kích thước chuẩn thì cần đạt độ vuông góc và kích thước hai cạnh chuẩn. Để thực hiện điều này, nhóm nghiên cứu đưa ra giải pháp sử dụng cảm biến quang phản xạ phát hiện vị trí mép viên gạch kết hợp.

Để kiểm tra độ phẳng bề mặt gạch, việc thực hiện được xác định bằng cách đo chiều dày của lớp men kính trong suốt trên bề mặt gạch. Nếu độ dày này đồng nhất trong toàn bộ quá trình đo thì bề mặt gạch đạt tiêu chuẩn về độ phẳng. Theo đó, nhóm nghiên cứu sử dụng hàng cảm biến laser để đo khoảng cách tại các vị trí cách đều nhau theo cạnh viên gạch. Trong khi đó, các khuyết tật hay mắc phải trên bề mặt gạch xảy ra trong quá trình nung gặp phải là bề mặt có vết nứt hoặc sùi. Do đó, để kiểm tra lỗi trên bề mặt gạch, nhóm nghiên cứu áp dụng giải pháp sử dụng camera soi bề mặt và đưa dữ liệu về bộ xử lý trung tâm.

 
Thiết bị kiểm tra khuyết tật bề mặt gạch do nhóm các nhà khoa học Viện IMI nghiên cứu, thiết kế và chế tạo.

Sau khi xác định được các công nghệ kiểm tra khuyết tật gạch bán sứm KS. Nguyễn Tiến Hùng cùng các cộng sự của Viện IMI tiến hành thiết kế phần cơ khí và thiết kế hệ thống điện điều khiển máy kiểm tra khuyết tật gạch. Cuối cùng, nhóm thiết kế phần mềm điều khiển và phần mềm xử lý ảnh cho thiết bị kiểm tra khuyết tật gạch. Trong đó, phần mềm điều khiển được thiết kế với các chức năng như chức năng xử lý ảnh, nhận dạng gạch lỗi, đào tạo (Training) các loại gạch mẫu...

“Với phần mềm xử lý ảnh, nhóm đề xuất sử dụng kỹ thuật nhận dạng gạch mẫu dựa trên mạng nơ-ron với bộ đặc trưng cơ bản về thông tin hình học kết hợp với các đặc trưng về histogram và kết cấu của ảnh. Tiếp theo, các lỗi khuyết điểm trên bề mặt gạch bán sứ sẽ được xác định bằng kỹ thuật phân đoạn ảnh, trừ nền và xử lý hình thái”, KS. Hùng cho biết.

Sau 1 năm triển khai, Viện IMI đã cho ra đời sản phẩm thiết bị kiểm tra khuyết tật gạch bán sứ điều khiển tự động cùng một bộ phần mềm chuyên dùng cho thiết bị này. Để hiệu chuẩn thiết bị kiểm tra khuyết tật gạch sao cho đạt được các yêu cầu đề ra, nhóm đã thực hiện hai lần thử nghiệm tốc độ giám sát trên dây chuyền gạch và thử nghiệm độ chính xác nhận dạng và phân loại.

“Chúng tôi đã đưa phần mềm do đề tài nghiên cứu vào chạy thực tế trên dây chuyền sản xuất gạch ốp lát tại Công ty Cổ phần ốp lát Viglacera. Bước đầu cho ra được kết quả tốt, đạt năng suất theo yêu cầu của nhà máy”, KS. Nguyễn Tiến Hùng chia sẻ.

Việc nghiên cứu, thiết kế và đưa vào ứng dụng thành công thiết bị kiểm tra khuyết tật gạch trên dây chuyền sản xuất gạch ốp lát có ý nghĩa lớn cả về mặt khoa học công nghệ lẫn kinh tế. Bằng việc tự thiết kế hệ thống và phần mềm điều khiển đạt chất lượng tương đương với các sản phẩm của các nước công nghiệp tiên tiến, sản phẩm của đề tài sẽ giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí nhập mua thiết bị, đồng thời chủ động trong thay thế, sữa chữa, bảo dưỡng thiết bị. KS. Nguyễn Tiến Hùng cho biết, trên cơ sở thành công từ việc ứng dụng kết quả của nhiệm vụ vào  một dây chuyền cụ thể, nhóm thực hiện Viện IMI mong muốn tiếp tục được phát huy nghiên cứu để tăng tính tự động hóa tại các khâu khác của dây chuyền sản xuất cũng như ứng dụng kết quả rộng rãi cho các nhà máy sản xuất gạch ốp lát trong  nước.