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（来源：量子位）
精密制造行业的生产产线，讲求精准与稳定，向来是硬科技的竞技场。在这轮AI重塑千行百业的浪潮中，可能没有比精密制造更适合AI改造的场景了。
在7月北京举办的第三届国际供应链博览会上，一套激光焊接在线检测系统展示了AI+先进制造检测的真实落地效果：
这套激光焊接在线检测系统由广州德擎光学科技研发，搭载自主研发的AI与光电检测深度融合的专利检测技术，包括AI参数调节、AI降过杀、AI故障诊断等功能，目前已被国际头部消费电子客户的产线采用。
△德擎光学激光焊接检测设备在第三届链博会现场展出加工越精密，过程控制越严苛
激光焊接具有热输入小、精度高、速度快等特性，是精密制造的关键工艺。也正由于激光焊接具备高精密特性，因此微小的过程异常也可能造成质量缺陷。
激光焊接涉及复杂的物理冶金过程，如熔池动态、热积累、晶粒生长等，过程中易产生气孔、裂纹、翘曲变形等缺陷。由于激光焊接过程呈现明显的多光谱辐射特性，可见光波段表征金属蒸汽喷发量和飞溅程度，反射激光表征工件对激光的吸收情况，近红外波段则反映熔池的温度波动情况。通过实时监测焊接过程中产生的光辐射，并将光辐射转化为电信号，再对电信号进行实时分析与异常识别，及时发出告警，从而辅助实现过程干预与质量控制，降低缺陷发生率。
△德擎光学激光焊接在线监测系统的软件界面这是德擎光学激光焊接在线监测系统的软件界面，光电信号能反映焊接的状态以及过程中有无缺陷的产生。
德擎光学采用的这一套面向激光焊接的光电检测方案，雏形始自2016年底。彼时，国内还没有生产激光焊接传感器的厂商，德擎光学联合创始人兼技术总监白天翔博士等人决定回国创业。公司创立后的2-3年时间，专注于将技术、概念原型甚至学术理论转化成产品。2019年，激光焊接在线缺陷检测仪（WDD）面世。
此后，针对激光焊接流程不同环节的需要，德擎光学将产品矩阵拓展至焊前控制、焊中监测与焊后测量，相继推出激光焦点测量仪LFS、激光功率检测仪LPM、激光焊接过程熔深测量仪WDM、光学断层扫描测量仪OTS等。
用AI革新传统焊接检测算法
传统的光电探测对焊接过程的检测算法，一般是通过比对当前焊接信号与正常信号生成的基准，提取差异并计算如信号的波动极限、平均偏移量、方差等信号特征，然后依据是否超出设定阈值范围进行缺陷检出。
该检测方式的优势是初期仅需少量数据便可建立基准设定阈值，便于快速部署，可以区分绝大部分合格（OK）和不合格（NG）信号。但劣势也很明显——检测精度和效率都高度依赖人工经验，无法如计算机一样遍历所有特征阈值范围组合，对于波形相近的样品判定无能为力，导致一定比例的合格（OK）工件被误判为NG工件（即“过杀”）。
为了突破传统检测瓶颈，德擎光学采用基于深度学习的端到端模型进一步提升检测的准确率。
基于激光焊接缺陷检测系统WDD在真实产线在线采集的加工结果，德擎光学研发团队构建了高覆盖、高标签质量的产线数据集，并以此训练出一个“取于产线，用于产线”的智能检测系统。在实际应用中，NG数据样本往往难以获得，而德擎光学团队得益于多年来对激光焊接机理的深入研究，以及对产线NG信号关联的故障模式分析，实现仅需要至少50个NG样本，生成超过50,000个模拟NG样本的数据增强算法，解决了AI模型训练的数据不平衡问题。
依据以上产线数据与深度学习神经网络设计思路，团队构建了一个面向焊接缺陷检测的AI模型。其模型框架灵活，可拓展包括卷积神经网络（CNN）、递归神经网络（RNN）、随机森林（RF）、支持向量机（SVM）等多种算法结构。
团队应用真实产线NG数据对模型进行多轮训练，使其学习得到的缺陷分布贴近实际工况下的缺陷分布，最终得到一个子模型；重复这一步，则得到多个子模型，随后采用集成模型方法，将多个子模型集成为统一的机器学习模型。该模型经多轮验证，已具备稳定判定数据符合性的能力，可直接应用于产线部署。
经过训练后，AI选取WDD在线监测的NG结果，进行智能再判，更新判定结果提升判定准确性。至此，AI模型成功应用于激光加工过程的缺陷检测，输出缺陷判定结果（OK/NG）、缺陷类型及工艺改进措施。
△德擎光学AI降“过杀”效果图除了降“过杀”，AI融合检测还应用于激光焊接故障诊断，通过监测批量工件的激光焊接质量的信号趋势，灵敏感知产线变化和加工参数异常，从单个工件缺陷检测进阶到全产线缺陷预警，实时调整产线参数，提升产线良率。
AI给先进制造检测带来更多可能性
据德擎光学联合创始人兼技术总监白天翔博士介绍，德擎光学的AI融合检测还将陆续推出更多功能，包括AI物理参数回归、AI缺陷分类等，并与焊前控制、焊中监测、焊后测量多款光学传感器数据打通，实现对激光焊接焦点、熔深、功率、焊缝形貌等维度的全方位全链条精准检测。
与此同时，德擎光学将进一步提升AI融合检测的功能表现，并通过数字孪生技术实现工艺参数的实时闭环优化。
目前，德擎光学已服务100余家客户，有5000多台设备在全球客户现场运行。作为国内领先的先进制造检测及控制技术专家，德擎光学为消费电子、动力电池、汽车、家电、航空航天等行业客户提供激光焊接质量全过程监控解决方案。随着这套AI融合检测系统在更多领域的应用和普及，中国智造正在激光焊接领域树立起新的质量检测标杆。