據(jù)制造優(yōu)化企業(yè) Instrumental 稱，制造業(yè)生產(chǎn)總值占世界生產(chǎn)總值 (GWP) 超過(guò)一半，達(dá) 40 萬(wàn)億美元，但每一美元的支出中有 20% 被浪費(fèi)掉了。浪費(fèi)的價(jià)值達(dá) 8 萬(wàn)億美元，占 GWP 的 10%。Instrumental 由前 Apple 工程師于 2015 年創(chuàng)建，目前已開發(fā)出一個(gè)將云軟件、機(jī)器視覺檢測(cè)、人工智能 (AI) 和電子測(cè)試數(shù)據(jù)相結(jié)合的優(yōu)化和檢測(cè)平臺(tái)，旨在讓工程師不僅可以在檢測(cè)流程結(jié)束時(shí)阻止問(wèn)題的發(fā)生，還能在上游將其修復(fù)，從而減少浪費(fèi)。

更充分地利用數(shù)據(jù)，以遠(yuǎn)程方式管理工廠

Instrumental 對(duì) 100 家電子品牌進(jìn)行的 2021 年新產(chǎn)品推出情況 (State of NPI) 調(diào)查發(fā)現(xiàn)，76% 的工程設(shè)計(jì)時(shí)間花在了容易自動(dòng)化或可通過(guò)改善數(shù)據(jù)而加速的任務(wù)上。工程設(shè)計(jì)時(shí)間資源的浪費(fèi)等因素，使品牌難以跟上市場(chǎng)所需的創(chuàng)新速度。通過(guò)提供自動(dòng)化缺陷檢測(cè)、根本原因分析、報(bào)告、安全的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理和隨時(shí)隨地的本機(jī)協(xié)作工具，Instrumental 讓工程設(shè)計(jì)如虎添翼，為新產(chǎn)品的遠(yuǎn)程推出提供答案。

Instrumental 的制造優(yōu)化平臺(tái)從整個(gè)供應(yīng)鏈匯總圖像和功能測(cè)試數(shù)據(jù)，利用人工智能自動(dòng)對(duì)潛在根源進(jìn)行排序。這使得 Instrumental 的客戶能夠加快解決問(wèn)題的速度，加快產(chǎn)量的提高并改善質(zhì)量。

在批量生產(chǎn)期間，裝配線上的操作員只需將產(chǎn)品放入 Instrumental 成像站，按下按鈕，等四到五秒鐘，直至綠燈或紅燈亮起。如果產(chǎn)品通過(guò)檢驗(yàn)，則亮綠燈，操作員將產(chǎn)品向生產(chǎn)線的下游傳遞，以便進(jìn)一步組裝。在關(guān)鍵裝配步驟之間，操作員會(huì)再次在成像系統(tǒng)中檢驗(yàn)產(chǎn)品，為客戶提供有價(jià)值的圖像數(shù)據(jù)，并傳遞產(chǎn)品在各個(gè)階段的檢驗(yàn)通過(guò)/失敗結(jié)果。

該系統(tǒng)還提供電子產(chǎn)品測(cè)試、測(cè)量以及在生產(chǎn)線上收集的其他相關(guān)數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序編程接口 (API)。這些信息可在 Instrumental 的云軟件上立即獲取，供產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師、質(zhì)量工程師和其他操作人員等各種用戶使用，以便訪問(wèn)測(cè)試結(jié)果及圖像數(shù)據(jù)。

“Instrumental 專注于讓用戶充分利用其數(shù)據(jù)，從而能夠靈活地以遠(yuǎn)程方式管理工廠，”Instrumental 業(yè)務(wù)開發(fā)和解決方案總監(jiān) Tobias Harrison-Noonan 說(shuō)?！靶鹿谝咔槠陂g發(fā)生的巨變，導(dǎo)致工程師無(wú)法進(jìn)入其工廠，現(xiàn)在這項(xiàng)能力比以往任何時(shí)候都顯得更加重要。”

工作原理

Instrumental 提供一種簡(jiǎn)易成像站（標(biāo)準(zhǔn)、典型實(shí)施），以及為生產(chǎn)線自動(dòng)化部署提供的充分定制選擇。在成像站的內(nèi)部，是一臺(tái) Teledyne FLIR 彩色機(jī)器視覺相機(jī)，通常配備 2000 萬(wàn)像素卷簾快門 CMOS 圖像傳感器。該系統(tǒng)使用 Edmund Optics 的鏡頭，并采用工業(yè)級(jí)條燈來(lái)照明。客戶可以選擇使用現(xiàn)成的 Instrumental 成像工作站，在美國(guó)和中國(guó)的專家團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)下輕松安裝。此外，客戶還可以選擇使用自己的硬件。

在機(jī)器視覺相機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)下，Instrumental 選擇了 Teledyne FLIR 相機(jī)，是因?yàn)槠涮峁?Spinnaker 軟件開發(fā)工具包 (SDK)。Harrison-Noonan 指出，“根據(jù)我們的研究，Spinnaker SDK 似乎兼容性非常好，并且非常便于集成，事實(shí)證明我們是對(duì)的?！?此外，Teledyne FLIR Blackfly S 系列中還有一個(gè)大的相機(jī)系列，為我們的客戶提供了更換相機(jī)的靈活性，同時(shí)較大程度減少了額外的軟件開發(fā)?！?/p>

“例如，”他繼續(xù)說(shuō)，“雖然我們默認(rèn)部署的是 2000 萬(wàn)像素 Blackfly S USB3 相機(jī)，但團(tuán)隊(duì)需要一臺(tái)配備全局快門的 Blackfly S 相機(jī)，以減少傳送帶移動(dòng)應(yīng)用中的運(yùn)動(dòng)模糊。由于相機(jī)屬于同一個(gè)系列，我們只需做很少的軟件修改?！?/p>

在一種類似情況下，Instrumental 團(tuán)隊(duì)為需要透過(guò)透明材料觀察的特定應(yīng)用部署了帶紅外燈的單色相機(jī)。同樣，Instrumental 能夠輕松使用一種不同的 Blackfly S 型號(hào)。

直觀的設(shè)置，在 24 小時(shí)內(nèi)快速獲得投資回報(bào) (ROI)

雖然 Instrumental 平臺(tái)常用于電子產(chǎn)品應(yīng)用，但成像站適用于許多不同類型的產(chǎn)品。缺陷訓(xùn)練在云端完成，而 Instrumental 通過(guò)引導(dǎo)新用戶了解其托管云平臺(tái)企業(yè)級(jí)托管安全性的一系列廣泛措施和協(xié)議來(lái)緩解安全問(wèn)題。與針對(duì)性的深度學(xué)習(xí)檢查的典型操作相比，Instrumental 的機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練過(guò)程需要的圖像更少。軟件分析數(shù)萬(wàn)億字節(jié)的數(shù)據(jù)并建立相關(guān)性。

“該平臺(tái)有意設(shè)計(jì)成通用型 — 我們不把人工智能 (AI) 作為一項(xiàng)服務(wù)提供，而是由團(tuán)隊(duì)花費(fèi)兩個(gè)月的時(shí)間設(shè)計(jì)出一種非常具體的算法，”Harrison-Noonan 說(shuō)?！巴ǔＮ覀冎恍枰?30 張產(chǎn)品圖像，AI 會(huì)自動(dòng)開始識(shí)別新問(wèn)題，無(wú)需用戶輸入，這確實(shí)為非視覺專家簡(jiǎn)化了整個(gè)過(guò)程?！?/p>

推斷在邊緣進(jìn)行 — 通常在一臺(tái)配備強(qiáng)大 GPU 的 Dell 計(jì)算機(jī)上 — 以便系統(tǒng)能夠更快地做出決策，并且在互聯(lián)網(wǎng)中斷的情況下仍然可以運(yùn)行。只要系統(tǒng)準(zhǔn)備好了 30 張圖像，就可以開始分析數(shù)據(jù)，并將異常情況突出顯示給操作員看，以便其確認(rèn)或刪除突出顯示的問(wèn)題。

此外，來(lái)自世界任何地方的多個(gè)用戶可以訪問(wèn)單個(gè)項(xiàng)目，并為訓(xùn)練階段貢獻(xiàn)數(shù)據(jù)，然后將該數(shù)據(jù)庫(kù)用作中央數(shù)據(jù)協(xié)作平臺(tái)。

“例如，美國(guó)的設(shè)計(jì)工程師使用 Instrumental 平臺(tái)進(jìn)行故障分析，他們經(jīng)常向亞洲的質(zhì)量和工廠團(tuán)隊(duì)直接分享結(jié)果和行動(dòng)，以加快全球溝通，”Harrison-Noonan 說(shuō)。

千分尺精度級(jí)的缺陷分辨率

圖像：Blackfly S USB3 相機(jī)型號(hào)

使用 Blackfly S 2000 萬(wàn)像素相機(jī)可使 Instrumental 成像站捕獲檢查小型微電子器件所需的高細(xì)節(jié)水平，這些器件只要很小的差錯(cuò)就可能導(dǎo)致故障。例如，對(duì)于手機(jī)檢測(cè)這類任務(wù)，Instrumental 將估計(jì)光學(xué)器件的大小，相應(yīng)地設(shè)置工作距離，然后在這個(gè)距離上計(jì)算分辨率。

“Instrumental 使用計(jì)算器來(lái)估算需要多少像素來(lái)挑出缺陷，”Harrison-Noonan 說(shuō)?！巴ǔ＃覀儠?huì)估計(jì)需要 5 到 6 個(gè)像素才能挑出缺陷，這意味著普通移動(dòng)電子尺寸設(shè)備的缺陷大小約為 150 至 200 微米，通常這就是我們要在此類應(yīng)用中做到的?！?/p>

Teledyne FLIR 提供六種不同的 Blackfly S 相機(jī)型號(hào)，均配備 2000 萬(wàn)像素、帶卷簾快門和全局重置的圖像傳感器。這些型號(hào)提供 USB3、GigE，以及各種板級(jí)可選配置，量子效率范圍為 65.39% 至 80%，幀率高可達(dá) 18 FPS，圖像傳感器從 4 萬(wàn)至 2450 萬(wàn)像素。

后續(xù)內(nèi)容

雖然 Instrumental 的系統(tǒng)通常使用彩色可見光譜相機(jī)，但公司擴(kuò)展到新的數(shù)據(jù)源，例如紅外線，甚至是 X 射線和 3D 成像技術(shù)。

“隨著不同領(lǐng)域的公司對(duì)采用云技術(shù)更加了解或更加開放，該系統(tǒng)能夠幫助他們達(dá)到并超越其指標(biāo)，即使在疫情期間也是如此，”Harrison-Noonan 說(shuō)。

“Teledyne FLIR 提供了龐大的相機(jī)產(chǎn)品組合，適用于各種不同應(yīng)用，為我們的系統(tǒng)提供了處理新任務(wù)的靈活性。”

他補(bǔ)充道，“電子制造商使用 Teledyne FLIR 相機(jī)來(lái)保證質(zhì)量并滿足生產(chǎn)計(jì)劃，即使在疫情期間也是如此。利用 Instrumental 系統(tǒng)和 Teledyne FLIR 已成為我們使用新數(shù)據(jù)源來(lái)適應(yīng)客戶需求的關(guān)鍵?！?/p>