利用AI缺陷檢測(cè)系統(tǒng)提高PCB質(zhì)量

傳統(tǒng)的PCB制造商通常使用基于規(guī)則的機(jī)器視覺(jué)算法進(jìn)行缺陷檢測(cè)，而由于PCB上大約有2-3個(gè)電氣元件對(duì)比度低，無(wú)法從3D攝像頭捕獲的數(shù)據(jù)中準(zhǔn)確識(shí)別，每個(gè)PCB在自動(dòng)目視檢查后仍需要技術(shù)高超的檢查員進(jìn)行復(fù)檢。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，AOI篩選的漏判率達(dá)70-80%。

客戶目標(biāo)

我們的客戶是一家知名的PCB制造商，在中國(guó)和日本擁有三個(gè)大型制造中心，該客戶計(jì)劃利用AI技術(shù)提高其雙列直插式封裝（DIP）和SMT生產(chǎn)線的成品率。

項(xiàng)目挑戰(zhàn)

為提高成品率，客戶決定采用深度學(xué)習(xí)CNN，取代現(xiàn)有的基于規(guī)則的 AOI方法。平均而言，AI計(jì)劃從原型階段到投入生產(chǎn)需要7.3個(gè)月。基于AI的端到端缺陷檢測(cè)解決方案需要可靠、強(qiáng)大的AI系統(tǒng)，同時(shí)要求其高精度多缺陷檢測(cè)軟件配備AI算法。此外，由于客戶尋求持續(xù)的精度改進(jìn)，因此需要在生產(chǎn)線上進(jìn)行AI模型再訓(xùn)練。

研華解決方案

研華科技提供AI+AOI服務(wù)，可配合研華AIR-030 AGX OrinAI系統(tǒng)（用于推理）、強(qiáng)大的AIR-520 4UAI工作站完美運(yùn)行。該工作站通過(guò)了NVIDIA認(rèn)證，配有2個(gè)RTX A5000（用于邊緣再訓(xùn)練）。研華AIR-030由NVIDIA AGX Orin提供支持，其高計(jì)算能力可支持執(zhí)行視覺(jué)和推理任務(wù)，包括圖像增強(qiáng)、缺陷識(shí)別和實(shí)時(shí)檢測(cè)等。緊湊的AI 系統(tǒng)配備豐富的I/O接口，包括用于運(yùn)動(dòng)控制和傳感器的CANBUS和COM，用于CCD攝像機(jī)的PoE擴(kuò)展，以及用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)腖AN。我們將所捕獲的3D圖像發(fā)送到AIR-030進(jìn)行推理，AIR-520則安裝在生產(chǎn)線上進(jìn)行AI模型再訓(xùn)練。

系統(tǒng)架構(gòu)圖

現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的實(shí)時(shí)AI訓(xùn)練在AIR-520上實(shí)現(xiàn)，通過(guò)其AMD EPYC 7000 Zen3處理器和兩張NVIDIA RTX顯卡在本地執(zhí)行。研華AIR-520支持高達(dá)45TB的存儲(chǔ)空間，因此所有用于AI模型訓(xùn)練的圖像數(shù)據(jù)都可以存儲(chǔ)在本地，以確保機(jī)密數(shù)據(jù)安全無(wú)虞。它還提供2個(gè)10GbE和2個(gè)2.5 GbE，用于海量數(shù)據(jù)傳輸。最后，內(nèi)置1200W電源也便于進(jìn)行設(shè)備集成在AIR-030和AIR-520上運(yùn)行的精確AI模型。

在研發(fā)的早期階段，從生產(chǎn)線收集AOI數(shù)據(jù)，并利用生成式對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)（GAN）框架來(lái)接近生成式AI，所生成額外缺陷圖像用于訓(xùn)練。通過(guò)這種方法，實(shí)現(xiàn)了具有卓越性能的基礎(chǔ)模型的構(gòu)建。研華還提供了針對(duì)特定生產(chǎn)線的定制微調(diào)模型，因地制宜地解決問(wèn)題。與其它使用通用模型的AOI AI解決方案相比，定制模型更能滿足客戶需求。

隨著AI模型的運(yùn)行，數(shù)據(jù)被選擇性地用于通過(guò)MLOps 重新訓(xùn)練模型，并隨時(shí)間推移優(yōu)化其性能。這一過(guò)程大大提高了模型識(shí)別產(chǎn)品缺陷的準(zhǔn)確性。在實(shí)施研華 AI+AOI服務(wù)后，一次通過(guò)率（FPY）從74%提高到99%，復(fù)檢操作員工作量減少了96%。逃逸率可以降低到＜100 ppm，從而顯著降低遺漏缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。

方案優(yōu)勢(shì)

◆ 強(qiáng)大邊緣推理系統(tǒng)，定制特定I/O；

◆ 邊緣AI工作站：BMC服務(wù)器級(jí)可管理性、機(jī)器學(xué)習(xí)用雙顯卡；

◆ 與ISV合作伙伴共同加速應(yīng)用部署。

項(xiàng)目成果

◆ 降低漏判率達(dá)99%；

◆ 減少人工復(fù)檢工作量達(dá)92%；

◆ 提高成品率達(dá)95%。