一、项目背景:老车间遇到的新难题


铁西一家做精密传动零件的加工厂找到我们时,质检环节已经成了产能瓶颈。车间里三班倒,每班要安排六名质检员盯着灯箱看零件表面,划痕、砂眼、毛刺这些缺陷全凭肉眼分辨。人眼盯久了会疲劳,漏检时有发生,客户退货单一来,整批零件还得返工复查。更麻烦的是招人,愿意干目检的年轻人越来越少,老师傅陆续退休,经验带不走。厂里负责人的原话是:这活儿机器能不能干?


答案是能干,但不能拿通用软件凑合。零件型号有四十多种,缺陷形态各异,光照条件、油污干扰都会影响判断,这是一个典型的定制化命题。我们的技术团队进驻车间做了两周现场调研,拍了上万张样本照片,把缺陷类型逐一归档分类,才敲定整体技术方案。


二、方案设计:让算法看懂零件表面


系统整体分成三层。采集层用工业面阵相机配合环形光源,零件随流水线经过拍摄工位,四个角度各拍一张,图像分辨率控制在检测精度与处理速度的平衡点上。识别层是核心,我们基于卷积神经网络训练缺陷分割模型,针对划痕、凹坑、气孔、氧化色差四大类缺陷分别建立样本库,初期标注样本一万两千余张,后续通过在线难例回流机制持续扩充。应用层负责业务闭环,检测结果实时写入质检数据库,不合格品由气动分拣机构自动剔除,同时把批次数据推送给厂里已有的MES系统。


车间现场没有机房条件,模型推理放在产线旁的边缘工控机上完成,断网也不影响检测。这一点在方案评审时被反复确认过,工厂网络偶发波动是常态,质检不能停。


三、开发过程:数据比代码更难缠


写代码只占这个项目一半的工作量,剩下一半耗在数据上。头一版模型在实验室表现不错,一上产线就翻车,油污反光被误判成划痕,误报率一度让分拣机构频繁动作。团队驻场调了三周,重新设计了光源角度,又在预处理环节加入反光抑制算法,误报才压下来。


零件换型是另一个坎。不同型号的零件表面材质有差异,模型不能通用。我们最终采用基础模型加型号微调的策略,新型号上线只需采集三百张左右样本,微调训练两小时即可投用,工厂自己的设备员经过培训就能操作,不用每次都等我们远程支援。


整个项目从进场调研到终验收历时五个月。开发语言以Python和C#为主,视觉算法跑在Linux边缘端,管理端界面跑在Windows工位机,与MES的接口走的是厂方指定的中间库方式。


四、上线效果:数字说话


系统投用后连续运行三个月的验收数据显示,四大类缺陷综合检出率稳定在98%以上,单件检测节拍0.9秒,比人工目检快了七倍有余。质检岗位从每班六人减到两人,留下的人转做抽检复核和设备看护。所有检测图像和判定记录保留九十天,客户来查某个批次,几分钟就能调出当时的原始图像,扯皮的事少了很多。


厂里后来又追加了二期需求,把检测数据接入了车间看板,班组长在大屏上就能看到当班的缺陷分布趋势,哪台机床加工的零件砂眼偏多,一目了然,反过来指导了前道工序的刀具更换周期。


五、经验沉淀


这个项目给我们留下几条实在的体会。工业AI落地,现场光照与工装设计的重要性不亚于算法本身。样本回流机制要在架构阶段就规划好,否则模型上线即巅峰,越用越差。还有一点,把模型微调能力交给工厂自己的人,系统的生命力才会长久。


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