Fallstudie

Erkennung von Anomalien auf Stahloberflächen

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Einführung

Maschinelles Lernen hilft bei der Prüfung von Stahloberflächen

In der Vergangenheit war es schwierig, lebhafte oder lebendige Materialien wie Stahl, Holz und Stoff auf Anomalien zu untersuchen.
Es ist äußerst schwierig, einen herkömmlichen, merkmalsbasierten Algorithmus zu entwickeln, um Anomalien in solchen Materialien zu erkennen.
Oft hat ein herkömmlicher Algorithmus Schwächen, wie eine zu hohe Falschrückweisungsrate oder eine niedrige Erkennungsrate bei bestimmten Arten von Fehlern.


Mit maschinellem Lernen kann dies zu einem Netzwerk trainiert werden, das auf einem großen kommentierten Mustersatz basiert. Ein Netzwerk wird sowohl mit Anomalien als auch mit akzeptablen Beispielbildern trainiert.


Der optimale Zustand des maschinellen Lernnetzwerks ist erreicht, wenn das Netzwerk in der Lage ist, zu verallgemeinern und dadurch Anomalien in noch nie dagewesenen Bildern zu erkennen.

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Herausforderung

Ersetzen eines arbeitsintensiven manuellen Inspektionsprozesses

Das JLI-Schienenoberflächeninspektionssystem ist ein Beispiel für ein System, das einen Prozess ersetzt, bei dem zuvor eine Reihe von Mitarbeitern jedes Bild visuell auf Anomalien auswerten musste.

Diese Arbeit erfordert ein hohes Maß an Konzentration und kann sehr mühsam sein.
Eine Lösung mit maschinellem Lernen auf der Schienenoberflächeninspektion ist sehr sinnvoll, wenn es um robuste, sich wiederholende Inspektionen im laufenden Betrieb geht.

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Lösung

Ein Netzwerk, das einen großen Datenfluss verarbeiten kann

JLI entwickelte ein Netzwerk, das mit dem Output des Oberflächeninspektionssystems für Schienen arbeiten konnte.

Das Netzwerk wurde anhand einer großen Anzahl von kommentierten Anomalien trainiert und an über 10.000 Bildern getestet, um eine niedrige Falschrückweisungsrate und eine hohe Erkennungsrate zu gewährleisten.
Es ist von großer Bedeutung, dass ein maschinelles Lernnetzwerk in der Lage ist, den großen Datenfluss zu bewältigen - in diesem Fall die Live-Bilder von 6-Megapixel-Kameras.

Das Hardware-Design nutzt eine GPU, um den Algorithmus lokal zu beschleunigen. Bei Bedarf kann es mit weiteren GPUs skaliert werden.

JLI hat sich dafür entschieden, das maschinelle Lernnetzwerk lokal auszuführen, um jegliche Latenz bei der Ausführung zu vermeiden.

Ekspertbillede-Computer
Ergebnisse

Eine Erkennungsrate von über 95%

Die Erkennungsrate des Systems liegt bei über 95 %, was besser und konsistenter ist als die bisherige manuelle Prüfung.

Fehlerhafte Bilder werden zur Überprüfung durch einen Bediener gespeichert, der dann entscheiden kann, wie mit den Fehlern umzugehen ist.

Ein Frühwarnsignal kann ausgelöst werden, wenn wiederkehrende prozessbedingte Fehler entdeckt werden.

Diese Funktion ermöglicht es dem Bediener, das Anomaliennetzwerk als Werkzeug zur Verbesserung der Produktionsausbeute und zur Steigerung des Durchsatzes an Gutteilen zu nutzen.

Ergebnisse und Nutzen
Die Erkennungsgenauigkeit liegt bei über 95 %, was besser und konsistenter ist als die bisherige manuelle Prüfung.
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Henrik Birk Sales Manager

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