導(dǎo)讀

自亨利·福特首次引入裝配線系統(tǒng)以來，過程繁瑣，昂貴的手工檢查商品越來越不能滿足日益強(qiáng)大的制造業(yè)，質(zhì)量控制變成了制造中的大問題。令許多制造商頭疼的是，生產(chǎn)過程或材料上產(chǎn)生的微小差異也會使整個(gè)生產(chǎn)過程出現(xiàn)缺陷。據(jù)分析公司的數(shù)據(jù)分析，在復(fù)雜的生產(chǎn)線上，有些不良率可以達(dá)到驚人的90％，在某些行業(yè)，50％的生產(chǎn)會由于缺陷而報(bào)廢。近幾年，隨著深度學(xué)習(xí)的發(fā)展，工業(yè)質(zhì)量檢測領(lǐng)域迎來蓬勃發(fā)展。專家預(yù)測，2022年將會是工業(yè)質(zhì)檢的開花年，日益成熟的深度學(xué)習(xí)技術(shù)將帶領(lǐng)工業(yè)質(zhì)檢成為繼自動(dòng)駕駛之后最熱門的AI行業(yè)。今天，我們就一起來了解一下深度學(xué)習(xí)為工業(yè)質(zhì)檢創(chuàng)造的便利條件吧。

背景知識

隨著制造業(yè)產(chǎn)值的明顯增速，迅速催生了由視覺驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)光學(xué)檢查（AOI）系統(tǒng)，它可以提供彩色圖像，幫助工人檢測產(chǎn)品，確保產(chǎn)品在進(jìn)入下一個(gè)步驟制造之前提高質(zhì)量。但是，它仍然相對較慢，準(zhǔn)確度不高，且維護(hù)費(fèi)用昂貴。隨著工業(yè)4．0的快速轉(zhuǎn)型，AOI系統(tǒng)不能處理的問題越來越多，這個(gè)時(shí)候，基于深度學(xué)習(xí)而產(chǎn)生的工業(yè)缺陷檢測系統(tǒng)出現(xiàn)了，它不僅能夠區(qū)分視覺相似部分的變化和偏差，還能夠區(qū)分產(chǎn)品的功能缺陷和外部缺陷（輕微），很好地解決AOI系統(tǒng)的缺點(diǎn)。

我們所提到的深度學(xué)習(xí)其實(shí)是機(jī)器學(xué)習(xí)的一個(gè)分支，它強(qiáng)調(diào)通過提供一個(gè)例子來教計(jì)算機(jī)像人類一樣學(xué)習(xí)。與機(jī)器學(xué)習(xí)不同的是，深度學(xué)習(xí)模型不需要不斷地用明確的指令編程來分析數(shù)據(jù)。通常，這些模型只提供了一個(gè)包含大量相關(guān)信息的數(shù)據(jù)集和一些初始參數(shù)，以便對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。

深度學(xué)習(xí)可以解決復(fù)雜特征問題

相比傳統(tǒng)機(jī)器視覺通過視覺工程師來設(shè)計(jì)算法模型，深度學(xué)習(xí)技術(shù)最大的不同在于，程序能夠自主發(fā)現(xiàn)需要用什么特征，通過什么樣的邏輯關(guān)系來完成圖像分析任務(wù)，實(shí)現(xiàn)由程序來設(shè)計(jì)算法模型。

以樂高積木來類比的話，在傳統(tǒng)機(jī)器視覺里，人類的工作是從100個(gè)樂高元素里挑出數(shù)十個(gè)，組裝起來執(zhí)行人類設(shè)計(jì)好的邏輯動(dòng)作，完成相關(guān)任務(wù)；而深度學(xué)習(xí)里，人類告訴機(jī)器需要完成的任務(wù)，由機(jī)器從1億個(gè)樂高元素里，挑出數(shù)萬個(gè)，組裝起來并選擇需要執(zhí)行的邏輯動(dòng)作來完成該任務(wù)。這說明其表達(dá)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人類專家。專家表示，即使需要檢測的物品特征以可以接受的方式微妙的發(fā)生著變化，深度學(xué)習(xí)也能夠精確的檢查并分類。

深度學(xué)習(xí)可以達(dá)到工業(yè)精度要求

大家通常會認(rèn)為，工業(yè)應(yīng)用對于技術(shù)精度和穩(wěn)定性的要求要高于民用技術(shù)。所以，在消費(fèi)領(lǐng)域火熱的深度學(xué)習(xí)技術(shù)，是否能夠滿足工業(yè)指標(biāo)呢？我們以外觀缺陷檢測為例，看看工業(yè)檢測具體需要考慮哪些指標(biāo)。

（檢測任務(wù)的準(zhǔn)確率考核矩陣）

漏判率：漏判會直接造成不良品流向終端客戶。所以漏判率要求通常低于100PPM。誤判率：誤判會直接對工業(yè)企業(yè)的良率造成影響，會造成物料的浪費(fèi)。企業(yè)對誤判率的要求通常要求在1～5（％）之間。在漏判率達(dá)標(biāo)的前提下，只有大幅降低誤判率，才能達(dá)到減人的目標(biāo)。節(jié)拍：不同行業(yè)有較大差異，如電子行業(yè)的節(jié)拍要求在5秒以內(nèi)，機(jī)械加工行業(yè)的節(jié)拍要求在幾十秒以內(nèi)。

一方面，深度學(xué)習(xí)目前的行業(yè)普遍技術(shù)水平已經(jīng)能夠達(dá)到95％以上的判定準(zhǔn)確率。通過平衡漏判率和誤判率，更加嚴(yán)格地控制漏判，可以讓漏判率降到100PPM以下，而誤判率降到5％以下。另一方面，針對節(jié)拍的要求，由于目前GPU顯卡可以達(dá)成每秒80禎的圖像處理速度，5秒內(nèi)可以完成400張圖片的判定。而一般3C行業(yè)的產(chǎn)品較小，只需要10張以內(nèi)的照片就可以完成產(chǎn)品的覆蓋，比如大的機(jī)加工產(chǎn)品，也只需不到100張圖片進(jìn)行產(chǎn)品表面的全覆蓋。圖像處理的速度完成可以滿足節(jié)拍的要求。所以總體來看，專家認(rèn)為深度學(xué)習(xí)技術(shù)已經(jīng)成熟到可以完成復(fù)雜工業(yè)視覺任務(wù)。

尾聲

深蘭科技也一直在工業(yè)質(zhì)檢領(lǐng)域?qū)で笸黄啤��?jù)相關(guān)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人表示，在深耕算法研究的基礎(chǔ)上，深蘭科技硬件智能質(zhì)檢設(shè)備隊(duì)伍也在逐步擴(kuò)大。目前，深蘭科技智能質(zhì)檢設(shè)備已經(jīng)廣泛運(yùn)用于組裝件AI檢測，平面產(chǎn)品線上質(zhì)檢，金屬及其他材料外觀檢測等多個(gè)領(lǐng)域……能為傳統(tǒng)制造業(yè)節(jié)約人工成本，提升工作效率。未來，深蘭科技將繼續(xù)研發(fā)解決工業(yè)檢測痛點(diǎn)的技術(shù)和產(chǎn)品，助力中國從“制造大國”向“制造強(qiáng)國”轉(zhuǎn)型。