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【兆恒機(jī)械】工業(yè)金屬零部件質(zhì)檢解決方案詳解,,讓AI質(zhì)檢一步到位!

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  • 添加日期:2022年05月13日

制造業(yè)離不開質(zhì)檢,。我們目之所及的產(chǎn)品,,都是經(jīng)過工業(yè)質(zhì)檢環(huán)節(jié)才順利出廠


各行各業(yè)對質(zhì)檢的需求旺盛


質(zhì)檢由于精細(xì)度要求高,,占到工廠總?cè)肆Τ杀镜?0%,。舉例來說,工業(yè)質(zhì)檢中的軸承瑕疵檢測目標(biāo),,可能是個(gè)小劃痕,,也可能是小缺口。這種情況下,,瑕疵視覺感官并不直觀,。在整個(gè)人力檢測過程中,耗時(shí)多,、人力投入高,。而質(zhì)檢效率直接影響到企業(yè)生產(chǎn)以及交付效率。因此,,工業(yè)質(zhì)檢的智能化賦能已經(jīng)成為節(jié)省成本,,提高產(chǎn)能的必然趨勢。


工業(yè)質(zhì)檢方向,,經(jīng)歷三個(gè)過程的演變:



從上圖可以看到,,在深度學(xué)習(xí)階段,可以逐步解決缺陷形態(tài)復(fù)雜,、環(huán)境復(fù)雜的目標(biāo),,可解決的范圍更大,覆蓋的場景更多。但深度學(xué)習(xí)使用門檻較高,,在AI開發(fā)階段,,對原始數(shù)據(jù)的要求更高,對開發(fā)人員的要求也更高,。


那么,,有沒有一個(gè)簡單上手同時(shí)確保高效質(zhì)檢的方法呢?



汽車零部件AI質(zhì)檢痛難點(diǎn)




本期案例企業(yè)來自于工業(yè)軸承質(zhì)檢方向的解決方案提供商——韋士肯,,在軸承質(zhì)檢方向有很深的業(yè)務(wù)場景及技術(shù)積累,;但在AI算法領(lǐng)域,缺少足夠深的技術(shù)沉淀,。在智能化賦能過程中,,企業(yè)遇到的缺陷檢測問題,主要包括內(nèi)部材質(zhì)檢測,、尺寸/形位檢測及外觀缺陷檢測,。


缺陷類型及企業(yè)常用解決方案


  • 內(nèi)部材質(zhì)檢測:包括材料成分、氣孔及硬度檢測,,當(dāng)前主要用到的技術(shù)是EM電磁技術(shù)及超聲波技術(shù)做相關(guān)檢測,;

  • 尺寸/形位檢測:如檢測軸承的直徑、高度以及壁厚是否達(dá)到要求,,當(dāng)前是通過3D激光以及微磁場技術(shù)做檢測,;

  • 外觀缺陷檢測:包括表面的劃痕、磕碰,、內(nèi)部的銹跡,。傳統(tǒng)的機(jī)器視覺暫時(shí)無法解決相對不規(guī)則的問題,包括缺陷的定位,,通常都是依賴人工檢測,。


該企業(yè)前期也嘗試過組建算法團(tuán)隊(duì)做AI開發(fā),,解決檢測智能化問題,,但組建算法團(tuán)隊(duì)所需的算法人員、投入研究過程的時(shí)間成本,、AI訓(xùn)練需要投入的服務(wù)器等機(jī)器成本累加起來,,預(yù)估達(dá)到百萬級。該企業(yè)的核心訴求是希望能夠降低前期探索階段的投入,,利用AI賦能外觀缺陷檢測場景,,從而提高整體質(zhì)檢環(huán)節(jié)的效率,以上是該企業(yè)用戶的需求背景,。


作為一家深耕軸承質(zhì)檢多年的解決方案提供商,,他們在智能化轉(zhuǎn)型的過程中遇到了以下主要問題:

首先,如何降低業(yè)務(wù)探索階段的成本投入?

第二,,如何對瑕疵缺陷做到精確的標(biāo)注,,從而提供高質(zhì)量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)?

第三,,如何收集到各種瑕疵缺陷的數(shù)據(jù),,彌補(bǔ)缺陷樣本少的痛點(diǎn)?

第四,,如何適配各種硬件,,簡單高效完成部署工作?如何保證預(yù)測效率,?


那么該企業(yè)用戶是如何通過飛槳EasyDL逐一解決問題,,并獲得高收益的呢?



基于飛槳EasyDL打造的

成品軸承視覺檢測解決方案




首先,,針對汽車軸承的缺陷進(jìn)行分析,,從而初步確定需要應(yīng)用飛槳EasyDL哪一類模型。


結(jié)合缺陷特點(diǎn),,選擇適用的任務(wù)類型


基于缺陷分析確定使用飛槳EasyDL物體檢測及圖像分割模型,。接下來圍繞端面的缺陷檢測著手?jǐn)?shù)據(jù)準(zhǔn)備→模型訓(xùn)練→模型部署。




數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

待檢測的瑕疵缺陷過小,,標(biāo)注難度大,,同時(shí)標(biāo)注數(shù)量大,人力成本高,。在飛槳EasyDL的標(biāo)注界面上,,提供很多放大或縮小工具們對于缺陷較小的目標(biāo)物,可以按需縮放從而進(jìn)行精準(zhǔn)標(biāo)注,。如下圖:



而面對數(shù)據(jù)量大的情況,,可采用智能標(biāo)注功能。少量標(biāo)注后啟動(dòng)智能標(biāo)注,,可對已標(biāo)注好的圖片進(jìn)行智能分析,,進(jìn)而將剩余圖片進(jìn)行一鍵標(biāo)注。以該企業(yè)為例,,200張圖片手動(dòng)標(biāo)注用時(shí)3小時(shí),,剩余600張圖片智能標(biāo)注僅耗時(shí)1小時(shí)




模型訓(xùn)練

部分瑕疵缺陷的樣本量少,,如何提升數(shù)據(jù)利用率,?借由飛槳EasyDL的數(shù)據(jù)增強(qiáng)功能,可將一張圖片衍生多張圖片,,提高數(shù)據(jù)利用率,。同時(shí),,通過自動(dòng)超參搜索策略,完成相對復(fù)雜場景數(shù)據(jù)訓(xùn)練的利用率,,同時(shí)可以產(chǎn)出基于這個(gè)場景最優(yōu)的參數(shù)組合,,達(dá)到更高的模型精度。如果目標(biāo)檢測物過小,,可以選擇小目標(biāo)檢測算法,。該企業(yè)在該場景中,選擇800張缺陷圖片,,無代碼訓(xùn)練出精確率達(dá)90%的可用模型,。




模型部署

企業(yè)遇到的問題是整體預(yù)測時(shí)延會直接影響到質(zhì)檢效率。使用EasyDL提供的模型加速功能,,在精度無損的情況下壓縮模型體積,,降低預(yù)測時(shí)延。該企業(yè)將模型壓縮后部署在T4服務(wù)器上,,單圖片預(yù)測可在100ms內(nèi)完成,。


同時(shí),飛槳EasyDL產(chǎn)出的模型硬件適配廣泛,,通過平臺一鍵導(dǎo)出適配主流硬件的SDK包完成模型部署,。對于企業(yè)來說,不需要再去額外做硬件工作的適配,,大幅節(jié)省了工作成本,。


最終,該企業(yè)打造了基于飛槳EasyDL的成品軸承視覺檢測解決方案,?;陲w槳EasyDL機(jī)器學(xué)習(xí)檢測算法,使用工業(yè)相機(jī)對產(chǎn)線上的軸承進(jìn)行圖片拍攝,,通過傳感器獲取軸承的幾何參數(shù)繪制成圖像,,生產(chǎn)現(xiàn)場的服務(wù)器進(jìn)行圖像分類和檢測,判斷軸承的外觀質(zhì)量是否符合要求,,可檢測軸承的擦傷,、磕碰傷、磨傷,、削料,、銹蝕等瑕疵。




進(jìn)階攻堅(jiān)

金屬零部件質(zhì)檢方案解析




看完上述汽車零部件質(zhì)檢案例,,你是否也對AI質(zhì)檢有了更為具象的理解。我們把質(zhì)檢問題升級:如果目標(biāo)檢測物是金屬或玻璃等易反光物體,,這種情況下質(zhì)檢的精度和效率如何保證,?如何避免無效數(shù)據(jù)(反光嚴(yán)重,、曝光高)的收集?


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