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产业观察丨智能检测技术在智能制造中的应用研究

产业观察丨智能检测技术在智能制造中的应用研究 中国信通院西部分院
2019-09-12
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导读:智能检测技术在智能制造中的应用研究 概 述 当前,全球制造业格局面临着重大调整,新一代

智能检测技术在智能制造中的应用研究 

 概    述 

       当前,全球制造业格局面临着重大调整,新一代信息技术与制造业深度融合,正在引发影响深远的产业变革。2016年下半年,工业和信息化部发布的纲领性文件《智能制造发展规划(2016-2020年)》明确提出2020年的具体目标:研发一批智能制造关键技术装备,具备较强的竞争力,国内市场满足率超过50%;突破一批智能制造关键共性技术;核心支撑软件国内市场满足率超过30%。《重庆市以大数据智能化为引领的创新驱动发展战略行动计划(2018—2020年)》提出加快实施智能终端生产企业智能化改造,全面提升智能终端产业生产制造智能化水平。

       智能制造作为一种全新的制造模式,核心在于实现机器智能和人类智能的协同,实现生产过程中自感知、自适应、自诊断、自决策、自修复等功能。在这个过程中,智能检测技术是进行设备连通、数据采集与交互、数据分析的技术基础,也是智能制造实现过程中的关键途径。对提高产品性能及生产率、降低生产成本及整个生产周期成本起着重要作用。

       目前,我国智能检测行业正在超速发展,如图1所示。据统计,2016年智能检测市场规模为351.1亿元,2017年达到421.2亿元,同比增长20%。


图1 2011年-2018年智能检测行业市场规模


  智能检测技术  

       

       智能检测技术是以多种先进的传感器技术为基础的,在合适的软件支持下,自动地完成数据采集、处理、特征提取和识别,以及多种分析与计算,从而达到对系统性能的测试和故障诊断的目的。

       智能检测系统主要有四种形式,即智能仪器、智能传感器、虚拟仪器和通用智能检测系统。智能仪器、智能传感器是传统仪器仪表与计算机科学、数字信号处理等学科的结合;虚拟仪器是具有虚拟面板且用软件实现各种功能的仪器系统;通用智能检测系统由硬件、软件两部分构成,智能检测系统原理如图2所示:


图2 通用智能检测系统原理


       智能检测系统由基础控制层、参数自适应层、智能层三个层级组成。基础控制层通过各种传感器采集原始数据,对原始数据进行低层次的信息处理和融合;参数适应层对来自基础控制层的信息进行特征提取,对特征信息进行推理、综合分析处理;智能层是对数据的高层次分析融合,依赖于知识库和相应的控制集,为检测、控制、决策提供可靠依据。

       智能检测系统具备以下主要特征和功能:

       1)具有知识处理功能。利用领域知识和经验知识解决检测中的问题,具有特征提取、自动识别、决策能力;

       2)具有多维检测和数据融合功能,可实现检测系统的高度集成,并通过环境因素补偿提高检测精度;

       3)具有网络通信和远程控制功能,可实现分布式测量与控制;4)具有视觉、听觉等高级检测功能。


 机器视觉检测技术 

       

       机器视觉检测技术是一种无接触、无损伤的智能检测技术。通过适当的光源和图像传感器( CCD 摄像机) 获取产品的表面图像,利用相应的图像处理算法提取图像的特征信息,然后根据特征信息进行表面缺陷的定位、识别、分级等判别和统计、存储、查询等操作。

       针对智能制造装备的特殊需求,建立完善的机器视觉检测方法体系,指导和加速新型复杂智能制造装备的开发,如图3所示。


图3 智能制造装备视觉检测系统方案

       系统方案主要由智能视觉传感器、髙速自动化视觉信息获取、视觉信息预处理、目标定位与分割、检测与识别、视觉伺服与优化控制构成。在该系统中,智能视觉传感器获取检测目标的髙质量图像;自动化图像获取主要通过整机控制系统、精密成像机构等对成像位姿、时序等进行控制实现。成像系统改善获取图像质量,并提取出获取图像中的有用信息;然后采用目标定位与分割算法、目标检测与识别算法,智能分类与判别等图像处理过程,实现对检测对象的识别、检测、分析、测量。


基于机器视觉检测技术的创新实践

      

       伴随着2019年我国启动5G商用进程,智能终端市场将进入新一轮景气周期,手机液晶面板行业也会持续保持巨大规模。液晶面板快速发展中,传统人工检测手机屏幕质量的方法已经无法适应高质、高效的生产要求,屏幕质量问题检测需要向自动化、标准化方向转型升级。

      手机液晶面板检测系统集成了精密机械传动系统、视觉系统以及伺服控制系统等子系统,通过视觉系统实时高速采集手机屏画面图像,融合先进的图像分析技术和深度学习领域技术,实现对复杂环境下手机面板各类缺陷的实时缺陷分析和精确定位,从而实现对手机屏的智能化诊断。检测系统如图4所示,能够自动检测分析液晶模组制造过程出现的缺陷,如亮点、漏光、白点、黑点、异显、色差、MURA、颜色不均、划伤等。


图4 手机液晶面板检测系统

       

       系统具备以下优势:

       1)系统融合图像分析技术和深度学习领域技术,具备学习功能;可实现复杂环境下的手机液晶面板的多种类型缺陷识别及灵活、快速、高效检测和定位。

       2)具备复杂环境中的图像干扰去除能力,智能过滤产品表面的干扰功能;具备低对比度缺陷检测能力,可检测对比度>=2个灰度级的缺陷。

       3)具有优良的检测率和检测效率,其中误检率<10%,漏检率<0.5,单工位产品检测速度12~16秒/片。


智能检测技术发展方向

      

       (一)将智能检测技术与人工智能、“互联网+”相结合,打造智能化制造企业新模式

       将智能检测主动融入到人工智能和“互联网+”的趋势中,实现从传统的检测技术到“互联网+”与“智能化”的新跨越。把新一代无线通讯、4G、5G、高端电子制造、智能控制、云计算、大数据等新技术切入到相关智能制造行业应用、集成的各个检测环节,改变传统、离散的智能制造模式,推进工厂现场、企业IT系统、平台、用户和产品设备的互联,以“智能工厂”与“企业IT系统”为基础,实现企业智能化生产、检测、网络化协同和产品的服务化延伸等诸多新模式,有效激发制造企业创新活力。

       (二) 将深度学习应用于智能化检测技术,推动智能检测行业变革

       深度学习是近十年来人工智能领域取得的重要突破。它在语音识别、自然语言处理、计算机视觉、图像与视频分析、多媒体等诸多领域的应用取得了巨大成功。依据深度学习对数据进行深度分析、挖掘,可以解决智能检测中存在的诸多挑战性难题,如目标的准确定位及表达、算法的可靠性与自适应性等,这也将成为检测行业变革的关键驱动力。 


END


本文由中国信息通信研究院西部分院原创发布,转载请注明出处。
地址:重庆市南岸区茶园新区玉马路8号科创二期C栋1楼
联系人:胡宗亮(13996005397)
电子邮件:huzongliang@caict.ac.cn
网址:www.cqcatr.com

中国信通院西部分院简介
 

      2010年,中国信息通信研究院西部分院(重庆信息通信研究院,以下简称“西部分院”)由重庆市经济信息委、南岸区人民政府、中国信息通信研究院联合指导成立。立足“政府高端专业智库、产业创新发展平台”定位,在4G/5G、无线电管理、工业互联网、智能制造、物联网、云计算、大数据、人工智能等方面进行了深入研究与前瞻布局,拥有我国中西部地区最为权威的信息通信国家级科研检测平台,在检测、科研、咨询等方面实力雄厚。

       现实验和办公面积共计5000平方米,运营物联地带·渝产业园18000平方米,另有占地30亩的新基地正在建设中。西部分院共有员工200余人,高级工程师20多人,现有实验仪表300余台套,设备总价值近2亿元。为西部地区千余家电子信息企业提供检验检测、咨询和研发服务,为中西部各省、市、区级政府编制1000余项决策建议,协助招商引资和企业培育新增产值近3000亿元。


咨询业务

研究领域

  • 电子信息制造领域:物联网、智能终端、传感器、天馈线等

  • 软件与信息技术服务领域:云计算、大数据、人工智能、区块链

  • 融合经济领域:数字经济、信息经济、智慧经济等

  • 智慧化应用领域:智慧城市、智慧园区、智慧社区、智能制造、各垂直行业信息化建设等

  • 电信运营领域:信息通信业发展分析、基础电信运营商支撑服务

  • 企业咨询领域:两化融合咨询、管理咨询、政策咨询等

服务案例

  • 《重庆市新型智慧城市建设方案》

  • 《重庆市加快传感器产业发展专项行动计划》

  • 《重庆市信息通信业发展蓝皮书》

  • 《重庆市互联网产业发展调研报告》

  • 《重庆市大数据发展工作方案》

研发业务

智能楼宇可视化综合管理平台

采用物联网、人工智能等先进技术,具备建筑可视化、智能安防、智能灯光、能耗管理、消防监测、空调管理、固定资产管理、智能门禁和环境监测等功能,为管理者和使用者提供集可视化管理、全局化分析、智能化联动为一体的楼宇智能化平台,适用于智慧园区、智能机关建设。

服务案例:

  • 重庆市经济信息委智能机关综合管理平台

  • 重庆市南岸区物联地带·渝产业园

  • 江西鹰潭泰尔物联网研究中心

RFID资产管理系统

采用国际标准的中间件技术,通过对资产绑定具有唯一标识的RFID电子标签,搭配手持终端、门禁以及自动盘点等标签读写设备以及资产管理软件平台,形成集软硬件于一体的资产综合管理系统。较传统的资产条码管理系统,在兼具资产台账、资产全生命周期管理等基础功能的同时,可进一步实现“资产秒盘”、“远程盘点”、“资产追踪”等RFID技术特有功能,结合3D地图,可将资产分布进行可视化展现。

服务案例:

  • 国家无线电监测中心资产综合管理系统

  • 国家无线电监测中心北京监测站资产清查服务及资产管理系统

  • 青海省无线电管理办公室固定资产管理

  • 湖南无线电监测站固定资产管理

  • 贵州省无线电管理局固定资产管理

  • 四川省无线电管理局固定资产管理

  • 重庆市无线电监测站固定资产清查服务

  • 中国信息通信研究院固定资产管理系统



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中国信息通信研究院西部分院是我国中西部领先的公共检测服务平台,提供通信领域国内外运营商委托测试的一站式服务,制定通信产品标准,培养和扶持中西部地区信息产业发展环境,把重庆打造成为具有自主知识产权的新一代移动通信和物联网产业核心基地。
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