導讀
實體經濟是一國經濟的立身之本、強國之基、財富之源，是構筑未來發展戰略優勢的重要支撐。顯然，在未來一段時期，各行各業都會圍繞這一主線展開行動，而ICT企業作為先進科技企業的典型代表，將成為助力中國實體經濟轉型升級的“排頭兵”。在此背景下，高通公司聯合智次方·物聯網智庫通過對產業領軍企業進行深度訪談，撰寫一系列案例文章，并制作案例集《2023高通賦能企業數字化轉型案例集》，這是其中的第二篇——工業質檢篇。
常言道，“千里之堤，潰于蟻穴”，在工業(ye)(ye)制造領(ling)域，一個看似(si)不起(qi)眼(yan)的瑕疵就有(you)可能(neng)帶來十分嚴重的后果。特別(bie)是在電子產品、汽車(che)、航天航空等高(gao)科技(ji)產業(ye)(ye)中，輕則致使財產受到損失(shi)，或使供應(ying)鏈企(qi)業(ye)(ye)痛失(shi)訂單，重則甚至可能(neng)引發傷亡事故。
縱觀(guan)整個(ge)生(sheng)產制(zhi)造行(xing)業，企業為提(ti)升良品率(lv)費(fei)盡心血，或(huo)優(you)化生(sheng)產工(gong)藝(yi)，或(huo)精(jing)益生(sheng)產流程，或(huo)購買(mai)先進設備(bei)，然而無論如何完善，卻(que)始終無法徹(che)底消除缺陷和瑕疵(ci)。工(gong)業質(zhi)(zhi)檢是(shi)(shi)生(sheng)產制(zhi)造的(de)關鍵一環，也(ye)是(shi)(shi)守護產品質(zhi)(zhi)量的(de)最(zui)后一道防線，如今在物聯網、AI、邊緣計算等新一代信息技術的(de)加持(chi)下，數智化的(de)“質(zhi)(zhi)檢員”將帶給生(sheng)產制(zhi)造企業越來越多的(de)安(an)全感。
移遠通信：讓屏蔽蓋瑕疵無處遁形
屏蔽蓋是屏蔽電(dian)子(zi)信號常用(yong)的(de)(de)工具，在電(dian)子(zi)產品(pin)的(de)(de)生產中發揮(hui)著重(zhong)要(yao)作用(yong)。伴隨著電(dian)子(zi)產品(pin)的(de)(de)不斷發展、創新，以及AI技(ji)術(shu)的(de)(de)日趨成(cheng)熟，傳統電(dian)子(zi)器件開始與新型(xing)可穿戴設備(bei)進行融(rong)合，這(zhe)對模組(zu)產品(pin)的(de)(de)外形尺(chi)寸及外觀質量(liang)提出了更高要(yao)求(qiu)。而外觀不良在沖壓生產過程(cheng)中極易(yi)發生，容易(yi)造成(cheng)較高的(de)(de)生產損耗，以及產品(pin)批量(liang)性不良的(de)(de)問題(ti)。
質量檢測是提升產品良率的關鍵
目前，傳(chuan)統屏蔽(bi)蓋(gai)表面質量檢測(ce)多采用人工(gong)檢測(ce)，或基于傳(chuan)統機器(qi)視覺技術實現外(wai)觀缺陷檢測(ce)，不僅檢測(ce)效率(lv)低下，成(cheng)本(ben)問題(ti)也十分(fen)突出。
例如，人(ren)工(gong)檢(jian)(jian)(jian)測需要人(ren)員(yuan)(yuan)培訓(xun)后才能(neng)上(shang)(shang)崗，而很多人(ren)并不(bu)愿意將自己的精(jing)力花(hua)費(fei)在(zai)質檢(jian)(jian)(jian)這項繁瑣且(qie)枯燥(zao)的工(gong)作上(shang)(shang)，因此不(bu)僅招工(gong)困難，而且(qie)人(ren)力成本也非常(chang)高(gao)昂;另外，人(ren)工(gong)檢(jian)(jian)(jian)測缺(que)乏統一的認定標準，當長(chang)時間重復工(gong)作后，員(yuan)(yuan)工(gong)極易受心理(li)情緒(xu)、主(zhu)觀經(jing)驗(yan)以及(ji)疲勞程度(du)(du)的影響，造成檢(jian)(jian)(jian)測精(jing)度(du)(du)低、檢(jian)(jian)(jian)測速度(du)(du)慢、檢(jian)(jian)(jian)測效率不(bu)佳的問題;更(geng)重要的是(shi)，人(ren)工(gong)檢(jian)(jian)(jian)測也難以滿足大規模檢(jian)(jian)(jian)測需求。
傳統的(de)(de)機器(qi)視覺(jue)技術雖然(ran)能夠(gou)代(dai)替人工檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)，提升一(yi)定的(de)(de)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)效率，但(dan)也存在(zai)(zai)識別(bie)能力單一(yi)等問題(ti)。尤其在(zai)(zai)屏(ping)蔽(bi)蓋檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)場景中，其復雜的(de)(de)材質(zhi)以(yi)及紋理，是傳統機器(qi)視覺(jue)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)難以(yi)處理和應對(dui)的(de)(de)，并且還需(xu)要手動配置一(yi)些復雜的(de)(de)閾值，極大(da)增加了(le)質(zhi)檢(jian)(jian)(jian)過程中的(de)(de)不便，造(zao)成質(zhi)檢(jian)(jian)(jian)效率的(de)(de)低下。
AI質檢員上崗，提升質檢效率
針對于此，上海移遠通信技術股份有限公司(以下簡稱“移遠通信”)通過采用搭載屏蔽蓋外觀缺陷檢測解決方案的檢測設備，利用AI、機器視覺等技術，讓企業對屏蔽蓋外觀質量能夠精準把控，保障了產品的檢測質量和檢測效率。該解決方案基于高通QCS8250物聯網解決方案開發，采用DSP+HVX加(jia)速，融合Compute Vision技術與AI計算，可實(shi)現對屏蔽蓋的在(zai)線實(shi)時(shi)監(jian)測、瑕疵品剔除、數據分(fen)析與統計等一(yi)站(zhan)式(shi)服務，并可對檢測設備進行不(bu)斷迭代(dai)優(you)化。
具體來看，該解決方案采用基于深度學習的分割算法進行屏蔽蓋缺陷檢測，利用雙線掃描相機的分視屏閃的打光方案，針對屏蔽蓋表面的小凹坑、油污、劃痕、壓傷等外觀質量問題，可以實現“0漏檢”。搭載該解決方案的屏蔽蓋外觀檢測設備在運行過程中，利用高通QCS8250物聯網解決方案上的DSP(數字信號處理)運行語義分割模型，進行圖像識別，發現屏蔽蓋上缺陷，并將缺陷的大小和閾值相比，進而確定產品是否合格。對于不合格的產品，程序會通過控制剔除識別功能將缺陷樣本剔除。
與傳統的人工檢測相比，該解決方案在強大的邊緣計算和通信能力保駕護航下，檢測效率、檢測精度、檢測速度得到了巨大提升。在移遠通信常州智能制造中心的模組生產測試線上，通過在每條產線引入一臺檢測設備，每個屏蔽蓋的檢測耗時可以縮短到500毫秒以內，漏檢率和誤檢率分別縮小到0.5%和1%以內。
高通QCS8250物聯網解決方案讓質檢更具智慧
在尋求穩定(ding)生產(chan)的(de)工(gong)(gong)廠中引(yin)入領先(xian)的(de)AI并非易(yi)事，一方面(mian)，工(gong)(gong)業(ye)(ye)質檢(jian)的(de)核心(xin)難點(dian)在于質檢(jian)準確率，而工(gong)(gong)業(ye)(ye)缺陷數據(ju)集目前較少，數據(ju)樣(yang)本也不均勻，這就對(dui)AI算法提出了較高(gao)的(de)要求;另一方面(mian)，工(gong)(gong)業(ye)(ye)場景復(fu)雜多樣(yang)，尤(you)其是針(zhen)對(dui)精度要求較高(gao)的(de)行業(ye)(ye)，耗時(shi)波動、算法的(de)泛化能(neng)力等都能(neng)影響設備的(de)穩定(ding)性。
為此，移遠通信在屏蔽蓋外觀缺陷檢測解決方案中搭載了基于高通QCS8250物聯網解決方案開發的移遠AI智能模組SG865W-WF，該模組性能強大，綜合算力最高達15TOPS，不僅支持Wi-Fi 6和藍牙5.1通信，還可以與移遠LTE模組EC20、5G模組RG500Q等實現無縫對接，在滿足屏蔽蓋檢測設備對算力需求的同時，保障屏蔽蓋外觀檢測設備網絡連接的高速率和高可靠性，從而準確、高效地完成檢測工作。
而除了在算法(fa)方(fang)面和(he)設備穩定性方(fang)面的挑戰外，由于(yu)客(ke)戶(hu)的產品大多數并非單一產品，因此工業產線(xian)結(jie)構的不斷(duan)變化(hua)也影響(xiang)著檢(jian)測(ce)準確率，且需(xu)要(yao)質檢(jian)系統(tong)能(neng)夠自動換線(xian)，相機和(he)算法(fa)也要(yao)能(neng)很好地適應產線(xian)變化(hua)。
移遠通信產品部智能模組產品線產品經理趙彩光表示：“高通的產品在性價比和穩定性方面都較為突出，屏蔽蓋外觀缺陷檢測解決方案基于高通QCS8250物聯網解決方案開發，采用SNPE深度學習推(tui)理(li)框架和內置AI計算加(jia)速技術，從而助力提高模(mo)型推(tui)理(li)速度，為屏蔽蓋檢測設(she)備提供(gong)充足算力。另外，高通的產品(pin)也更適(shi)合在(zai)全球(qiu)范圍內廣(guang)泛推(tui)廣(guang)。”
阿加犀：讓更多AI質檢員“進廠”
隨著降本(ben)增效(xiao)的壓力愈發迫切，不少生產制造企(qi)(qi)業(ye)率先踏上了數(shu)字(zi)(zi)化轉型的旅途，計劃(hua)在工業(ye)質(zhi)(zhi)檢(jian)(jian)環節引入數(shu)字(zi)(zi)化解決方(fang)案，然而很多(duo)制造企(qi)(qi)業(ye)想要部(bu)署一(yi)套(tao)完整可行的工業(ye)質(zhi)(zhi)檢(jian)(jian)方(fang)案并非易事。
制造企業部署完整可行的工業質檢方案存在重重挑戰
具體而言，傳統方案大多以X86+GPU工控機的方案為主。這種部署形式投入巨大，部署周期較長。一方面，需要企業先組建一支包括算法工程師、嵌入式軟件工程師在內的多人團隊，并且前后歷經近20天才能完成數據采集標注、儲存管理、模型訓練優化、算法芯片適(shi)配、評估(gu)和部署等(deng)任務(wu);另(ling)一(yi)方(fang)(fang)面，X86+GPU工控機的(de)方(fang)(fang)案(an)通常(chang)一(yi)次(ci)性硬件投入較大，且此后(hou)的(de)高功耗還(huan)會持續拉高企業的(de)運營(ying)開支，并(bing)增加碳排放量(liang)。
同時，工(gong)業(ye)場景復雜多(duo)變，不僅面臨(lin)著轉(zhuan)產換產的(de)麻煩，同時還有(you)很(hen)多(duo)定制化需求(qiu)。而基(ji)于(yu)X86+GPU工(gong)控機方案(an)的(de)工(gong)業(ye)檢(jian)測(ce)設備(bei)多(duo)為整機或大型工(gong)控機，設備(bei)內(nei)置算法能(neng)檢(jian)測(ce)的(de)對象單一，兼(jian)容性較(jiao)低(di)，很(hen)難對工(gong)業(ye)質(zhi)檢(jian)環節下被(bei)檢(jian)測(ce)物品豐富多(duo)樣(yang)的(de)品類(lei)和(he)千變萬(wan)化的(de)瑕疵進行有(you)效支(zhi)持，無法應對工(gong)業(ye)質(zhi)檢(jian)過程中不同場景下日益(yi)增長的(de)定制化需求(qiu)。
另外，復雜多樣、難以窮(qiong)盡的(de)被檢測物品(pin)類型，人造樣本(ben)成(cheng)本(ben)高(gao)、偏差大，行業內缺乏(fa)公開有效、可(ke)直接(jie)使用的(de)負(fu)樣本(ben)(缺陷)數(shu)據集(ji)，也導致了(le)數(shu)據收集(ji)過程中需(xu)要花費大量時間和精(jing)力進行需(xu)求(qiu)溝通(tong)，致使周期長、成(cheng)本(ben)高(gao)。
阿加犀讓AI質檢走進“工廠”
針對于此，成都阿加犀智能科技有限公司(以下簡稱“阿加犀”)打造了基于阿加犀AidLux平臺方案和高通QCS8250物聯網解決方案的工業AI在線檢測系統，能夠提供“高效(xiao)率、定制(zhi)化、低(di)成(cheng)本(ben)”的(de)智能化工(gong)業(ye)質檢(jian)方(fang)案，且(qie)能以高通ARM方(fang)案替代傳統的(de)X86方(fang)案，高效(xiao)完成(cheng)工(gong)業(ye)質檢(jian)。
具體來說，阿加犀的AI在線檢測系統形成了一套完整的閉環體系。在開發驗證環節，阿加犀通過AI開發平臺強大的通用性算法能力，將采集到的檢測樣本用于檢測模型的快速訓練，最快三天即可驗證客戶模型，而正樣本算法也可實現以更少的樣本訓練出檢測精度更高的模型。同時，模型遷移工具還能幫助客戶將原有的X86高能耗檢測項目迅速平移到高通平臺，實現低功耗硬件快速替代上線，顯著降低制造企業整體檢測成本。
在部署環節，阿加犀將優化后的AI檢測模型以dlc等高效的運行方式運行在阿加犀AidLux平臺上，通過智能調度高通芯片各個計算單元，讓AI檢測模型獲得更強大效果輸出。而(er)阿(a)加犀提供自(zi)研(yan)軟件平臺，僅(jin)需簡單幾步(bu)就能完成(cheng)一個數(shu)十人(ren)團隊近20天的(de)工(gong)作(zuo)。該方案不僅(jin)能滿(man)足工(gong)業客戶(hu)(hu)極高的(de)檢(jian)測(ce)效率、精度及定制化需求，同時通過(guo)直接部署在客戶(hu)(hu)原產線上的(de)形(xing)式(shi)，也能夠助(zhu)力制造企業快速(su)開(kai)啟AI質檢(jian)工(gong)作(zuo)。
某世界500強衛品企業在衛品檢測產線上引入搭載阿加犀檢測平臺的陣列服務器和智能邊緣計算盒子AidBox打造的工業AI在線檢測系統后，極大解決了準確性、轉產換產、檢測效率等難題。目前，該企業不僅能檢測出友商無法檢出的低灰階缺陷和粘絲毛發缺陷，還能保證檢出率大于99.99%，誤判率小于0.01%，漏廢率為0%，檢測精度為0.3mm2(毛發、纖維絲、淺色臟污、雜質等)，像素精度為0.02mm/pixel，檢測速度為1500 pcs/min，單個產品檢測時間<30ms。
智能邊緣計算(suan)盒(he)子AidBox
高通QCS8250物聯網解決方案助力滿足80%以上近萬種品類工業檢測場景
要(yao)同時(shi)解(jie)決工業產(chan)線部(bu)署繁瑣、傳統檢測設備換(huan)產(chan)麻煩(fan)、負(fu)樣(yang)本稀缺難(nan)以獲取，以及X86硬(ying)件(jian)高(gao)成(cheng)本高(gao)能耗的(de)問題(ti)，對(dui)解(jie)決方案商而言是(shi)一次技術大考，其中牽(qian)扯到(dao)的(de)一個重要(yao)問題(ti)就是(shi)硬(ying)件(jian)性(xing)能問題(ti)。
基于高通QCS8250物聯網解決方案平臺并采用阿加犀AidLux軟件平臺的陣列服務器，可達到工業級通信標準，且傳輸效率更高。同時，每塊芯片提供最高達15TOPS的算力支持，通過AIoT應用開發和部署平臺AidLux，智能調度每個計算單元，能夠極致釋放芯片平臺算力，降低硬件投入和能源消耗。同時，其內置豐富算法，可滿足80%以上近萬種品類工業檢測場景，而高復用率的算法可直接使用或加樣訓練使用。嵌入式設備更換部署也很容易，便于換產，且創新的正樣本檢測算法能夠快速驗證需求，極大降低檢測需求溝通成本。
成都阿加犀智能科技有限公司SVP趙明浩表示：“工業質檢是企業數字化發展較早的行業領域。隨著市場對產品質量要求的持續提高，生產廠商也在不斷追求為客戶提供更優質的服務。這些都驅使著智能工業質檢技術的升級迭代。我們認為，長遠來看，像工業檢測這類在智能制造中的重點環節，采用高通高性能芯片平臺，能幫助企業獲得更好的收益。”
創通聯達：降低工業質檢數字化方案的落地門檻
在質檢環節部(bu)署(shu)數字化方(fang)案(an)的(de)(de)(de)另一道門檻來自工(gong)業細分(fen)領域“隔(ge)行(xing)如(ru)隔(ge)山(shan)”的(de)(de)(de)特(te)性。由于(yu)不同(tong)制造行(xing)業的(de)(de)(de)場景和(he)(he)需求不同(tong)，往往需要高度定制化的(de)(de)(de)解決方(fang)案(an)，這相應也會(hui)增加方(fang)案(an)的(de)(de)(de)部(bu)署(shu)成本和(he)(he)落地(di)周期(qi)。
憑借多年來在工業領域的深入積累，全球領先的智能物聯網產品和解決方案提供商重慶創通聯達智能技術有限公司(以下簡稱“創通聯達”)能夠(gou)為工業質檢應用提供模(mo)塊化、可復用的解決方(fang)案，幫助客戶縮短開發周期、降低部署成本、輕松(song)擁抱數字化未來。
機器視覺助推工業質檢加速發展
在創通聯達看(kan)來(lai)，傳統的(de)人(ren)工目視(shi)(shi)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)面臨檢(jian)(jian)(jian)測(ce)標準和(he)結果無法統一，勞動強度(du)大，易(yi)疲勞從而導致漏檢(jian)(jian)(jian)和(he)誤檢(jian)(jian)(jian)，以及操作安全隱患等問(wen)題。機(ji)(ji)械(xie)裝(zhuang)置接觸檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(三坐標測(ce)量)則存在設備(bei)成(cheng)本(ben)高，速度(du)慢，靈活性差，無法滿足大規模生產制造的(de)要(yao)求等挑戰。與(yu)之相比，機(ji)(ji)器視(shi)(shi)覺如(ru)同為(wei)機(ji)(ji)器設備(bei)植(zhi)入了眼睛和(he)大腦，成(cheng)為(wei)助推工業質(zhi)檢(jian)(jian)(jian)解決方案進化(hua)的(de)“加(jia)速劑(ji)”。
在機器視覺技術的賦能下，創通聯達基于高通機器人RB5平臺開發了一套領先的工業質檢解決方案。在靠近產線的邊緣側，AOI(Automated Optical Inspection，自(zi)動光(guang)學(xue)檢(jian)測)設(she)備(bei)(bei)通(tong)過(guo)攝像(xiang)頭采集圖(tu)像(xiang)，然后(hou)上傳至TurboX Inspection缺陷檢(jian)測平臺。系統將自(zi)動對圖(tu)像(xiang)進(jin)行(xing)缺陷檢(jian)測，基于(yu)深(shen)度學(xue)習的視(shi)覺處理(li)引擎，準確、快速地標注缺陷的位置、類(lei)別(bie)、大(da)小等信(xin)息，同時(shi)依據客戶(hu)生產業(ye)務規則(ze)，對缺陷后(hou)道(dao)輸出規則(ze)進(jin)行(xing)處理(li)，輸出最終類(lei)型判定結果，并反饋(kui)信(xin)號給硬件設(she)備(bei)(bei)執行(xing)下一步動作。
高通機器人RB5平臺為工業質檢提供強大AI性能支持
顯然，對缺陷圖片的精準識別需要性能強大的硬件提供算力支撐。高通機器人RB5平臺采用專為機器人應用而設計的高通QRB5165處理器。該處理器擁有強大的異構計算架構，以及業界領先的第五代高通AI引擎，可實現每秒15TOPS的AI性能，能夠運行復雜的人工智能和深度學習任務。該處理器能夠在嚴苛的能耗條件下，通過全新高通Hexagon張量加速器(HTA)在邊緣端進行推理運算，從而提供卓越的機器學習能力。同時，該平臺還融合了最先進的5G通信技術，創新的5G+AI能力充分滿足了創通聯達工業質檢解決方案對強大算力和穩定連接的要求。
以創通聯達某電氣行業客戶為例，客戶工廠設備比較老舊，無法提供數據連接，其采用人工肉眼來進行產品質量檢測，檢驗效率低下，同時無法有效保證出廠產品質量品控的穩定性。而在部署了創通聯達的工業質檢解決方案后，其質檢環節發生了質的改變，不但檢測準確率從90%提升至99%，而且每條產線能夠節省3-6個檢測人員，顯著降低了成本。
創通聯達副總裁楊新輝表示：“工業制造領域企業普遍存在技術基礎薄弱、數據采集難度大、場景需求多樣、部署環境復雜等挑戰，對企業智能化和數字化升級帶來限制和挑戰。一套完整的工業質檢方案經常需要綜合應用到光學、機械、電子、計算機軟硬件等方面的前沿技術，涉及到計算機、圖像處理、模式識別、人工智能信號處理、光機電一體化等多個領域復雜學科技術的應用和精整配合——而高通的解決方案能夠完美支撐這些需求，助力現代化制造提質、增效、降本。”
寫在最后
根據(ju)(ju)IDC發布的(de)《中(zhong)國AI賦能的(de)工業(ye)(ye)(ye)質(zhi)檢解(jie)決(jue)方案市場分(fen)析(2022)》報告，預計2025年中(zhong)國工業(ye)(ye)(ye)AI質(zhi)檢整體(ti)市場將達到9.58億美元，2021-2025年CAGR為(wei)28.5%。顯然，工業(ye)(ye)(ye)質(zhi)檢數(shu)智(zhi)化(hua)發展正當時(shi)(shi)!隨著新(xin)一(yi)輪工業(ye)(ye)(ye)革命的(de)推(tui)進，物聯網、大數(shu)據(ju)(ju)、AI等新(xin)技術將與工業(ye)(ye)(ye)質(zhi)檢之(zhi)間產生(sheng)(sheng)妙不可言的(de)化(hua)學反(fan)應，尤其是(shi)云端智(zhi)能的(de)下沉，邊緣側AI能力的(de)“覺(jue)醒”，有望助推(tui)工業(ye)(ye)(ye)生(sheng)(sheng)產進入更加(jia)精細化(hua)的(de)時(shi)(shi)代，為(wei)所有生(sheng)(sheng)產制造型企業(ye)(ye)(ye)守住(zhu)產品良率(lv)這條“生(sheng)(sheng)命線(xian)”。
