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瑞薩電子的e-AI是一個(gè)基于深度學(xué)習(xí)的人工智能單元解決方案,其單元有多個(gè)輸入和輸出,可協(xié)助處理和預(yù)處理數(shù)據(jù),通過人工智能做出判斷,例如使用多個(gè)傳感器進(jìn)行感應(yīng)、利用觸發(fā)信號截取波形等。AI解決方案為開發(fā)具有不同功能的附加單元提供參考設(shè)計(jì),以便開發(fā)可與現(xiàn)有制造機(jī)器配合使用的智能系統(tǒng)。
在實(shí)際應(yīng)用中,將AI單元連接到設(shè)備,可以預(yù)判系統(tǒng)的異常情況,并根據(jù)這些情況做出相應(yīng)處理,可以使系統(tǒng)運(yùn)行更加智能。下面將通過兩個(gè)演示應(yīng)用簡單闡述預(yù)判系統(tǒng)異常情況的實(shí)現(xiàn)過程。
上圖展示了兩個(gè)演示應(yīng)用,左邊是一個(gè)檢測齒輪缺陷異常的演示應(yīng)用,右邊是一個(gè)檢測機(jī)械手臂運(yùn)動異常的演示應(yīng)用,他們都是通過傳感器感應(yīng)將信號傳輸給AI單元,結(jié)合深度學(xué)習(xí)AI模型,來判斷設(shè)備是否出現(xiàn)異常。如圖所示,該演示應(yīng)用中主要是一個(gè)傳送系統(tǒng),通過機(jī)械手臂將物體移動到合適的位置,通過檢測機(jī)械手臂的動作,再根據(jù)e-AI來判斷其異常情況,在PC上位機(jī)軟件上面進(jìn)行顯示信息和異常通知。
傳送系統(tǒng)中,機(jī)械手臂上的加速度傳感器會讀取振動信息,并將信號傳送給微控制器,結(jié)合e-AI人工智能單元對信號進(jìn)行識別,從而判斷是否為異常。整個(gè)識別過程可以分為3個(gè)關(guān)鍵步驟,分別為采集、分析、判定。采集的信號傳入系統(tǒng)中,會生成振動波形,將波形的數(shù)據(jù)執(zhí)行傅里葉FFT處理,并由人工智能單元進(jìn)行比較分析,最后判定系統(tǒng)是否處于異常。計(jì)算機(jī)中已經(jīng)安裝了機(jī)器手臂的正常運(yùn)動波形的學(xué)習(xí)模型,AI單元對采集到的實(shí)時(shí)波形和正常波形數(shù)據(jù)進(jìn)行比較判斷,從而檢測出機(jī)器運(yùn)動中的任何異常。
AI單元具有多個(gè)輸入和輸出,它可以用于預(yù)先判斷的數(shù)據(jù)處理(預(yù)處理),例如使用多個(gè)傳感器進(jìn)行感應(yīng),并通過其采集的觸發(fā)信號進(jìn)行波形生成。
在本演示中,機(jī)械手臂的運(yùn)動波形并不是整個(gè)運(yùn)動過程都會顯示,只有當(dāng)機(jī)械手臂放置物體的過程中,才會記錄并顯示其振動波形,這是通過一個(gè)鉗位傳感器來檢測觸發(fā)實(shí)現(xiàn)的。
如上圖所示,該演示應(yīng)用中通過一個(gè)電機(jī)分別聯(lián)動3個(gè)不同的齒輪轉(zhuǎn)動,其中有一個(gè)是正常齒輪,另外兩個(gè)是有缺陷的齒輪,通過AI單元來判斷并識別出其中的2個(gè)缺陷齒輪,同樣在PC上位機(jī)軟件上面進(jìn)行顯示信息,并且可以在軟件中根據(jù)自定義設(shè)置,來優(yōu)化整個(gè)異常判斷系統(tǒng)。
演示應(yīng)用首先會通過振動傳感器來采集齒輪運(yùn)動的振動信號,將信號傳輸給AI單元,并深度學(xué)習(xí)框架來自我學(xué)習(xí)正常齒輪轉(zhuǎn)動的運(yùn)動模型,模型一旦生成好之后,就可以用來檢測其他有缺陷的齒輪運(yùn)動,從而識別出缺陷齒輪。
在這里,我們將正常的齒輪聯(lián)動電機(jī)轉(zhuǎn)動,有缺陷的2個(gè)齒輪先放置在電機(jī)驅(qū)動齒輪箱內(nèi)以便之后使用,正常齒輪轉(zhuǎn)動后將振動傳感器連接到AI單元并記錄正常齒輪的振動波形。
通過學(xué)習(xí)框架,AI單元學(xué)習(xí)并記錄振動的波形。在上位機(jī)軟件中,可以設(shè)置需要學(xué)習(xí)的波形時(shí)間段,來執(zhí)行傳感器輸入的濾波處理和FFT處理等,并且能使用PC上的工具修改這些過程的各種設(shè)置。
齒輪的運(yùn)動模型的自我學(xué)習(xí)是在PC上位機(jī)軟件上完成,因?yàn)橛捎谛枰罅康挠?jì)算而無法在微控制器上完成。如果用戶能夠創(chuàng)建經(jīng)驗(yàn)豐富的人工智能模型,它可以轉(zhuǎn)換為AI參數(shù),通過使用e-AI轉(zhuǎn)換器將應(yīng)用代碼下載到AI單元中,并在微控制器中執(zhí)行。
將參數(shù)寫入到AI單元完成后,通過使用工具并判斷振動傳感器的波形,將波形數(shù)據(jù)與正常齒輪運(yùn)行模型數(shù)據(jù)進(jìn)行比對,如果齒輪沒有損壞,則判斷它們?yōu)椤罢!保绻袚Q到有缺陷的齒輪,則判斷它們?yōu)椤爱惓!薄?/span>
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原文標(biāo)題:芯文芯事丨瑞薩e-AI異常預(yù)斷,助力實(shí)現(xiàn)智能制造系統(tǒng)
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