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摘要
本技術針對現有工件表面檢測方法存在人工誤差高與自動化光學檢測(Automation Optical Inspection, AOI)系統彈性不足等問題,提出一套結合生成式AI與虛實整合平台的瑕疵資料生成與檢測模型建置技術。系統整合機械手臂與影像擷取模組,透過收集正常與異常表面影像,經標註與預處理後作為生成模型訓練資料,運用擴散模型與生成對抗網路技術擴充數據,並結合虛擬環境中光源與相機位置隨機生成機制,模擬實際光照與視角條件,建立多樣化標註資料。檢測模型採卷積神經網路進行訓練與驗證,經由不同樣品測試,結果顯示系統具備高準確率、良好推論效能及部署彈性。本系統不僅提供智慧製造場域自我擴充與高度可用的檢測方案,亦具備應用於其他多變製程的潛力。
Abstract
This study addresses the issues of high human error in existing workpiece surface inspection methods and the limited flexibility of AOI systems, and proposes a defect data generation and detection model development technique that integrates generative AI with a cyber-physical platform. The system incorporates a robotic arm and an image acquisition module to collect both normal and defective surface images. These images, after annotation and preprocessing, are used as training data for generative models. Data augmentation is performed using diffusion models and generative adversarial networks, while a virtual environment equipped with randomized lighting and camera configurations simulates diverse illumination and viewing conditions, thereby generating enriched labeled datasets. The inspection model is trained and validated with convolutional neural networks, and evaluation on different samples demonstrates high accuracy, strong inference performance, and deployment flexibility. Beyond providing a self-expanding and highly reliable inspection solution for smart manufacturing environments, the system also shows strong potential for application in other complex production processes.
前言
在工件表面檢測中,現行方法多依賴人工目視或導入AOI設備。人工目視檢測高度依賴檢驗人員經驗,其檢測結果容易受到操作技能與工作狀態影響,導致品檢標準不一致。AOI設備則需事先定義瑕疵樣本並設定判斷參數,缺乏彈性與即時判斷能力,在頻繁換線及少量多樣生產模式下,易造成漏檢率升高;此外,隨著待測物件在尺寸、形狀、材質等方面的複雜度提升,甚至出現定義不明的瑕疵,使得傳統AOI系統在面對多樣化產品瑕疵、影像背景與光影變化時,應用受到限制。同一瑕疵類型如汙點、刮傷、壓痕亦可能呈現多種形式,進一步增加檢測難度。在此情況下,導入AI檢測技術成為產線品質檢測的主流趨勢,但傳統AI模型訓練依賴大量標註數據,耗時且人力成本高。
為解決上述問題,本技術開發瑕疵資料生成與檢測模型建置技術,整合機械手臂與高解析度影像擷取模組,結合生成模型與深度學習檢測模型,實現表面品質資料自動生成與多樣化擴充,並進行即時工件表面異常檢測與警示;系統可針對加工表面粗糙、裂痕、波紋等多種異常進行自動分類與判定,提供高度準確、可靠且可擴展的智慧製造品質監控方案,本技術全系統架構圖如圖1所示。
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2025年11月號
(單篇費用:參考材化所定價)