制造業離不開質檢。我們目之所及的產品,都是經過工業質檢環節才順利
各行各業對質檢的需求旺盛
質檢由于精細度要求高,占到工廠總人力成本的40%。舉例來說,工業質檢中的軸承瑕疵檢測目標,可能是個小劃痕,也可能是小缺口。這種情況下,瑕疵視覺感官并不直觀。在整個人力檢測過程中,耗時多、人力投入高。而質檢效率直接影響到企業生產以及交付效率。因此,工業質檢的智能化賦能已經成為節省成本,提高產能的必然趨勢。
工業質檢方向,經歷三個過程的演變:
從上圖可以看到,在深度學習階段,可以逐步解決缺陷形態復雜、環境復雜的目標,可解決的范圍更大,覆蓋的場景更多。但深度學習使用門檻較高,在AI開發階段,對原始數據的要求更高,對開發人員的要求也更高。
那么,有沒有一個簡單上手同時確保高效質檢的方法呢?
汽車零部件AI質檢痛難點
本期案例企業來自于工業軸承質檢方向的解決方案提供商——韋士肯,在軸承質檢方向有很深的業務場景及技術積累;但在AI算法領域,缺少足夠深的技術沉淀。在智能化賦能過程中,企業遇到的缺陷檢測問題,主要包括內部材質檢測、尺寸/形位檢測及外觀缺陷檢測。
缺陷類型及企業
內部材質檢測:包括材料成分、氣孔及硬度檢測,當前主要用到的技術是EM電磁技術及超聲波技術做相關檢測;
尺寸/形位檢測:如檢測軸承的直徑、高度以及壁厚是否達到要求,當前是通過3D激光以及微磁場技術做檢測;
外觀缺陷檢測:包括表面的劃痕、磕碰、內部的銹跡。傳統的機器視覺暫時無法解決相對不規則的問題,包括缺陷的定位,通常都是依賴人工檢測。
該企業前期也嘗試過組建算法團隊做AI開發,解決檢測智能化問題,但組建算法團隊所需的算法人員、投入研究過程的時間成本、AI訓練需要投入的服務器等機器成本累加起來,預估達到百萬級。該企業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,從而提高整體質檢環節的效率,以上是該企業用戶的需求背景。
作為一家深耕軸承質檢多年的解決方案提供商,他們在智能化轉型的過程中遇到了以下主要問題:
首先,如何降低業務探索階段的成本投入?
第二,如何對瑕疵缺陷做到精確的標注,從而提供高質量的訓練數據?
第三,如何收集到各種瑕疵缺陷的數據,彌補缺陷樣本少的痛點?
第四,如何適配各種硬件,簡單高效完成部署工作?如何保證預測效率?
那么該企業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行分析,從而初步確定需要應用飛槳EasyDL哪一類模型。
結合缺陷特點,選擇適用的任務類型
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數據準備→模型訓練→模型部署。
數據準備
待檢測的瑕疵缺陷過小,標注難度大,同時標注數量大,人力成本高。在飛槳EasyDL的標注界面上,提供很多放大或縮小工具們對于缺陷較小的目標物,可以按需縮放從而進行精準標注。如下圖:
而面對數據量大的情況,可采用智能標注功能。少量標注后啟動智能標注,可對已標注好的圖片進行智能分析,進而將剩余圖片進行一鍵標注。以該企業為例,200張圖片手動標注用時3小時,剩余600張圖片智能標注僅耗時1小時。
模型訓練
部分瑕疵缺陷的樣本量少,如何提升數據利用率?借由飛槳EasyDL的數據增強功能,可將一張圖片衍生多張圖片,提高數據利用率。同時,通過自動超參搜索策略,完成相對復雜場景數據訓練的利用率,同時可以產出基于這個場景最優的參數組合,達到更高的模型精度。如果目標檢測物過小,可以選擇小目標檢測算法。該企業在該場景中,選擇800張缺陷圖片,無代碼訓練出精確率達90%的可用模型。
模型部署
企業遇到的問題是整體預測時延會直接影響到質檢效率。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,降低預測時延。該企業將模型壓縮后部署在T4服務器上,單圖片預測可在100ms內完成。
同時,飛槳EasyDL產出的模型硬件適配廣泛,通過平臺一鍵導出適配主流硬件的SDK包完成模型部署。對于企業來說,不需要再去額外做硬件工作的適配,
最終,該企業打造了基于飛槳EasyDL的成品軸承視覺檢測解決方案。基于飛槳EasyDL機器學習檢測算法,使用工業相機對產線上的軸承進行圖片拍攝,通過傳感器獲取軸承的幾何參數繪制成圖像,生產現場的服務器進行圖像分類和檢測,判斷軸承的外觀質量是否符合要求,可檢測軸承的擦傷、磕碰傷、磨傷、削料、銹蝕等瑕疵。
進階攻堅
金屬零部件質檢方案解析
看完上述汽車零部件質檢案例,你是否也對AI質檢有了更為具象的理解。我們把質檢問題升級:如果目標檢測物是金屬或玻璃等易反光物體,這種情況下質檢的精度和效率如何保證?如何避免無效數據(反光嚴重、曝光高)的收集?
本期飛槳EasyDL-工業金屬零部件瑕疵質檢案例課程,特邀資深產業專家,深度剖析AI質檢在數據采集鏡頭選型/反光數據處理/標注等痛難點。帶大家全流程了解AI質檢實現路徑,讓AI質檢,一步到位。