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（來源：量子位）
精密製造行業的生產產線，講求精準與穩定，向來是硬科技的競技場。在這輪AI重塑千行百業的浪潮中，可能沒有比精密製造更適合AI改造的場景了。
在7月北京舉辦的第三屆國際供應鏈博覽會上，一套激光焊接在線檢測系統展示了AI+先進製造檢測的真實落地效果：
這套激光焊接在線檢測系統由廣州德擎光學科技研發，搭載自主研發的AI與光電檢測深度融合的專利檢測技術，包括AI參數調節、AI降過殺、AI故障診斷等功能，目前已被國際頭部消費電子客戶的產線採用。
△德擎光學激光焊接檢測設備在第三屆鏈博會現場展出加工越精密，過程控制越嚴苛
激光焊接具有熱輸入小、精度高、速度快等特性，是精密製造的關鍵工藝。也正由於激光焊接具備高精密特性，因此微小的過程異常也可能造成質量缺陷。
激光焊接涉及複雜的物理冶金過程，如熔池動態、熱積累、晶粒生長等，過程中易產生氣孔、裂紋、翹曲變形等缺陷。由於激光焊接過程呈現明顯的多光譜輻射特性，可見光波段表徵金屬蒸汽噴發量和飛濺程度，反射激光表徵工件對激光的吸收情況，近紅外波段則反映熔池的溫度波動情況。通過實時監測焊接過程中產生的光輻射，並將光輻射轉化為電信號，再對電信號進行實時分析與異常識別，及時發出告警，從而輔助實現過程干預與質量控制，降低缺陷發生率。
△德擎光學激光焊接在線監測系統的軟件界面這是德擎光學激光焊接在線監測系統的軟件界面，光電信號能反映焊接的狀態以及過程中有無缺陷的產生。
德擎光學採用的這一套面向激光焊接的光電檢測方案，雛形始自2016年底。彼時，國內還沒有生產激光焊接傳感器的廠商，德擎光學聯合創始人兼技術總監白天翔博士等人決定回國創業。公司創立後的2-3年時間，專注於將技術、概念原型甚至學術理論轉化成產品。2019年，激光焊接在線缺陷檢測儀（WDD）面世。
此後，針對激光焊接流程不同環節的需要，德擎光學將產品矩陣拓展至焊前控制、焊中監測與焊後測量，相繼推出激光焦點測量儀LFS、激光功率檢測儀LPM、激光焊接過程熔深測量儀WDM、光學斷層掃描測量儀OTS等。
用AI革新傳統焊接檢測算法
傳統的光電探測對焊接過程的檢測算法，一般是通過比對當前焊接信號與正常信號生成的基準，提取差異並計算如信號的波動極限、平均偏移量、方差等信號特徵，然後依據是否超出設定閾值範圍進行缺陷檢出。
該檢測方式的優勢是初期僅需少量數據便可建立基準設定閾值，便於快速部署，可以區分絕大部分合格（OK）和不合格（NG）信號。但劣勢也很明顯——檢測精度和效率都高度依賴人工經驗，無法如計算機一樣遍歷所有特徵閾值範圍組合，對於波形相近的樣品判定無能為力，導致一定比例的合格（OK）工件被誤判為NG工件（即「過殺」）。
為了突破傳統檢測瓶頸，德擎光學採用基於深度學習的端到端模型進一步提升檢測的準確率。
基於激光焊接缺陷檢測系統WDD在真實產線在線採集的加工結果，德擎光學研發團隊構建了高覆蓋、高標籤質量的產線數據集，並以此訓練出一個「取於產線，用於產線」的智能檢測系統。在實際應用中，NG數據樣本往往難以獲得，而德擎光學團隊得益於多年來對激光焊接機理的深入研究，以及對產線NG信號關聯的故障模式分析，實現僅需要至少50個NG樣本，生成超過50,000個模擬NG樣本的數據增強算法，解決了AI模型訓練的數據不平衡問題。
依據以上產線數據與深度學習神經網絡設計思路，團隊構建了一個面向焊接缺陷檢測的AI模型。其模型框架靈活，可拓展包括卷積神經網絡（CNN）、遞歸神經網絡（RNN）、隨機森林（RF）、支持向量機（SVM）等多種算法結構。
團隊應用真實產線NG數據對模型進行多輪訓練，使其學習得到的缺陷分佈貼近實際工況下的缺陷分佈，最終得到一個子模型；重複這一步，則得到多個子模型，隨後採用集成模型方法，將多個子模型集成為統一的機器學習模型。該模型經多輪驗證，已具備穩定判定數據符合性的能力，可直接應用於產線部署。
經過訓練後，AI選取WDD在線監測的NG結果，進行智能再判，更新判定結果提升判定準確性。至此，AI模型成功應用於激光加工過程的缺陷檢測，輸出缺陷判定結果（OK/NG）、缺陷類型及工藝改進措施。
△德擎光學AI降「過殺」效果圖除了降「過殺」，AI融合檢測還應用於激光焊接故障診斷，通過監測批量工件的激光焊接質量的信號趨勢，靈敏感知產線變化和加工參數異常，從單個工件缺陷檢測進階到全產線缺陷預警，實時調整產線參數，提升產線良率。
AI給先進製造檢測帶來更多可能性
據德擎光學聯合創始人兼技術總監白天翔博士介紹，德擎光學的AI融合檢測還將陸續推出更多功能，包括AI物理參數迴歸、AI缺陷分類等，並與焊前控制、焊中監測、焊後測量多款光學傳感器數據打通，實現對激光焊接焦點、熔深、功率、焊縫形貌等維度的全方位全鏈條精準檢測。
與此同時，德擎光學將進一步提升AI融合檢測的功能表現，並通過數字孿生技術實現工藝參數的實時閉環優化。
目前，德擎光學已服務100餘家客戶，有5000多臺設備在全球客戶現場運行。作為國內領先的先進製造檢測及控制技術專家，德擎光學為消費電子、動力電池、汽車、家電、航空航天等行業客戶提供激光焊接質量全過程監控解決方案。隨着這套AI融合檢測系統在更多領域的應用和普及，中國智造正在激光焊接領域樹立起新的質量檢測標杆。