人工智能的風(fēng)潮越來(lái)越熱。但很多時(shí)候，大家都在關(guān)注人工智能和互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，卻對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)制造領(lǐng)域的人工智能應(yīng)用知之較少。但事實(shí)上，中科院的專(zhuān)家們也在默默努力，做出自己的貢獻(xiàn)。
日前，《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者在采訪中得知，中科院自動(dòng)化所精密感知與控制研究中心和中科慧遠(yuǎn)視覺(jué)技術(shù)有限公司（下稱(chēng)“中科慧遠(yuǎn)”），共同研發(fā)了電子光學(xué)玻璃印刷全自動(dòng)AOI智能檢測(cè)設(shè)備，成功解決了困擾該行業(yè)印刷品質(zhì)在線檢測(cè)的三十多年的老大難問(wèn)題。
電子光學(xué)玻璃印刷的老大難
所謂AOI，即自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)，是一種于光學(xué)原理來(lái)對(duì)焊接生產(chǎn)中遇到的常見(jiàn)缺陷進(jìn)行檢測(cè)的設(shè)備。其工作原理為，機(jī)器通過(guò)攝像頭自動(dòng)掃描印刷電路板等產(chǎn)品，采集圖像，測(cè)試的焊點(diǎn)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的合格參數(shù)進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)圖像處理，檢查出產(chǎn)品的缺陷，并通過(guò)顯示器或自動(dòng)標(biāo)志把缺陷標(biāo)示出來(lái)。
在很多領(lǐng)域，目前已經(jīng)有了專(zhuān)門(mén)的AOI檢測(cè)技術(shù)和設(shè)備。但在電子光學(xué)玻璃印刷領(lǐng)域，針對(duì)印刷效果品質(zhì)管控的這一環(huán)節(jié)，AOI檢測(cè)技術(shù)遲遲無(wú)法突破，不得不繼續(xù)采用大量的人工來(lái)進(jìn)行印刷效果的確認(rèn)與檢測(cè)，這讓電子光學(xué)玻璃印刷工序始終沒(méi)法正式踏入全自動(dòng)化生產(chǎn)行列。
“也就是說(shuō)，電子光學(xué)玻璃的印刷，以前都無(wú)法實(shí)現(xiàn)即時(shí)的AOI檢測(cè)。生產(chǎn)出來(lái)的光學(xué)玻璃產(chǎn)品是否合格，只能靠人的肉眼來(lái)檢測(cè)”，中科院自動(dòng)化所相關(guān)人員介紹說(shuō)，人工檢測(cè)不但跟不上設(shè)備的生產(chǎn)節(jié)拍，還需要大量的場(chǎng)地和人員來(lái)對(duì)每一道印刷油墨的效果進(jìn)行全檢，印刷檢查崗位員工長(zhǎng)期處于高強(qiáng)度的工作條件，不但浪費(fèi)了印刷工序生產(chǎn)效率，而且人工檢測(cè)所造成的品質(zhì)歸類(lèi)不準(zhǔn)確、品質(zhì)質(zhì)量回饋不及時(shí)等問(wèn)題，更是時(shí)常發(fā)生。
“因此，如何攻克AOI檢測(cè)技術(shù)的效率與準(zhǔn)確率，讓行業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)印刷品質(zhì)在線控制，降低電子光學(xué)玻璃的印刷成本，一直是該行業(yè)最為急切的需求”，中科院自動(dòng)化所研究員張正濤告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者。
從軍工領(lǐng)域轉(zhuǎn)化的技術(shù)
中科慧遠(yuǎn)視覺(jué)技術(shù)有限公司是由中科院自動(dòng)化所孕育而來(lái)的一家年輕的創(chuàng)業(yè)公司。但在面對(duì)這一世界性難題時(shí)，他們并沒(méi)有就此止步。
說(shuō)到電子光學(xué)玻璃，大眾可能比較陌生。但其實(shí)在現(xiàn)代社會(huì)中，一般人幾乎每天都在使用和它相關(guān)的產(chǎn)品。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在幾乎所有的電子產(chǎn)品，包括智能手機(jī)、平板電腦等，其表面都會(huì)覆蓋一層特殊的玻璃蓋板。這，就是電子光學(xué)玻璃的產(chǎn)品。當(dāng)我們?cè)谑褂锰O(píng)果或者其他智能手機(jī)自由的上網(wǎng)、玩游戲時(shí)，其實(shí)都在和電子光學(xué)玻璃封面發(fā)生著密切的關(guān)系。
那么，中科院自動(dòng)化所的科研人員，是如何想到要解決玻璃蓋板行業(yè)的AOI檢測(cè)難題的呢？答案其實(shí)是市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)。
張正濤介紹，中科院自動(dòng)化所在該領(lǐng)域有著一定的技術(shù)積累，此前曾經(jīng)研發(fā)過(guò)應(yīng)用于重大軍工領(lǐng)域大口徑光學(xué)玻璃表面AOI檢測(cè)技術(shù)。后來(lái)，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)玻璃蓋板的廠家找到了中科慧遠(yuǎn)，希望科研人員能夠研發(fā)應(yīng)用于玻璃蓋板行業(yè)全自動(dòng)化生產(chǎn)線上的AOI技術(shù)。
有積累，并不代表在其他領(lǐng)域就能全盤(pán)照搬。張正濤團(tuán)隊(duì)也進(jìn)行了深入的技術(shù)研究。他們?cè)趯?duì)生產(chǎn)線進(jìn)行工業(yè)4.0技術(shù)改造與升級(jí)時(shí)，對(duì)電子光學(xué)玻璃印刷AOI檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了大量的品質(zhì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，并建立了機(jī)器視覺(jué)的識(shí)別信息庫(kù)。
利用中科院自動(dòng)化所強(qiáng)大的人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)算法，科研把玻璃蓋板行業(yè)最難管控的頭色印刷工序與鏡面銀印刷工序中，品質(zhì)全檢漏檢率嚴(yán)格控制在了1%以下，過(guò)檢率控制在了2%以下，這遠(yuǎn)低于行業(yè)人工全檢下普遍高于5%的誤判率。
全面助力中國(guó)制造
據(jù)介紹，通過(guò)連續(xù)兩年不間斷的對(duì)比取樣和一年的在線運(yùn)行，并與同期人工全檢的運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)對(duì)比后結(jié)果顯示，中科慧遠(yuǎn)所研發(fā)的檢測(cè)設(shè)備不管是從性能還是從效率上，都完全可以滿(mǎn)足廠家全自動(dòng)高速印刷生產(chǎn)線的印刷品質(zhì)AOI在線檢需求。這標(biāo)志著困擾電子光學(xué)玻璃印刷行業(yè)長(zhǎng)達(dá)三十多年的印刷品質(zhì)在線檢測(cè)難題已經(jīng)被完美解決。
張正濤認(rèn)為，印刷品質(zhì)在線AOI檢測(cè)設(shè)備的研發(fā)成功，不僅解決了行業(yè)自動(dòng)化升級(jí)后人工檢測(cè)跟不上設(shè)備節(jié)拍的難題，對(duì)于造成印刷品質(zhì)不良的工藝環(huán)節(jié)歸類(lèi)不準(zhǔn)確，繼而影響生產(chǎn)實(shí)施糾正與預(yù)防措施，以及品質(zhì)異?；仞伈患皶r(shí)造成品質(zhì)事故擴(kuò)大、生產(chǎn)被延誤等，也能得到有效的抑制。
“事實(shí)上，中科慧遠(yuǎn)還在AOI檢測(cè)系統(tǒng)中加入了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析功能，可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的品質(zhì)事故做出前置性的預(yù)測(cè)。也就是說(shuō)，只要把中科慧遠(yuǎn)的AOI檢測(cè)系統(tǒng)接入客戶(hù)的MES制造系統(tǒng)，就能形成數(shù)據(jù)閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫工藝品質(zhì)監(jiān)控”，張正彬說(shuō)。
根據(jù)廠家的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，即使是不考慮產(chǎn)能提升因素影響，與同車(chē)間里人工全檢生產(chǎn)線對(duì)比，裝配有中科慧遠(yuǎn)AOI在線檢測(cè)系統(tǒng)的生產(chǎn)線僅人工與物料成本這兩項(xiàng)，每年節(jié)省下來(lái)的成本就超過(guò)65萬(wàn)元以上。這也就意味著如果算上引入中科慧遠(yuǎn)AOI在線檢測(cè)系統(tǒng)后，產(chǎn)能大幅提升后的產(chǎn)品成本分?jǐn)?，還有更大的改善空間。
對(duì)于中國(guó)的玻璃蓋板制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)突破意義重大。目前，全球九成以上的玻璃蓋板都是由中國(guó)的企業(yè)來(lái)生產(chǎn)制造。如果都采用這項(xiàng)技術(shù)，對(duì)中國(guó)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力提升不言而喻。以手機(jī)產(chǎn)業(yè)為例，目前新一代智能手機(jī)都在使用前后雙層光學(xué)玻璃蓋板封面的技術(shù)，如果使用該技術(shù)，對(duì)其良品率的提高意義重大。
“利用我們的AOI在線檢測(cè)系統(tǒng)，能夠有效保障玻璃蓋板生產(chǎn)廠商的生產(chǎn)品質(zhì)，可顯著增加其綜合競(jìng)爭(zhēng)力。品質(zhì)的提升，意味著企業(yè)可承接更高品質(zhì)要求客戶(hù)的訂單，往產(chǎn)業(yè)鏈更高端的市場(chǎng)靠攏！”張正濤表示。
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