焊接和3D打印等積層製造程序。這些程序對溫度、生產線速度、機器佈置,以及材料多樣性等因素極為敏感。當參數分離規格時,可能很快就會產生無法使用的零件。
標準的檢驗系統可能可以捕捉錯誤的零件,但無法找到異常的原因。此時便需要人力介入,只有在檢驗系統放棄了的零件後,才能調整製造過程。正常的,深度學習檢驗系統可提供有關問題本質上的更深入的洞見。
請想像一個金屬積層製造程序。標準的檢驗系統只能評估成品的成品,進行簡單的接受或拒絕決定。相反的,深度學習系統可監控製造程序本身,持續評估金屬流向的一致性。這可在問題發生時提供進行修改的機會,挽救可能故障的零件。
在較傳統的製造生產線上,深度學習系統可做出指示PLC降低生產線速度,或提高生產流程溫度等調整。這種持續的調整可大幅減少遭到捨棄的零件數量。
自編系統所需的工作也是一個問題。除了建造客製化硬件的基本組件之外,工程師還需要將設計整合至控制迴圈內。考慮到控制工業設備的PLC的專業性,這可能會帶來前所未見的挑戰。
SIMATIC S7-1500 TM NPU 是一款 PLC 延伸模組,以 Intel ® Movidius ™ Myriad ™ X 視覺處理器(VPU) 為基礎。專為符合電源實現的AI 所設計,此Intel 技術可讓模組處理來自多台一個攝影機流的最多720組立體像對,且只需要使用被動冷卻,以近乎即時的速度運行電腦螢幕,消耗消耗電量或精確度。解析度比其他VGA平台解析度高3倍,且比30 Hz 的平台高6 倍。
模組會處理一些音訊或震動等非視覺數據,將分析結果透過底板傳送至PLC。接著PLC會執行控制演算法,以分析資料做為輸入值,並調整控制流程。
圖1 展示產線在取放托盤夾具中運用此系統的範例。生產物品進入上游的管道帶。上方LED照明設備點亮此物品。安裝在平台上的攝影機獲取影像,將其傳輸至PLC延伸連接模組。接著,PLC引導機器手臂轉動物體,並到右邊的管道帶。
圖1.西門子系統在取放貨架等多種使用案例上表現優異。(資料來源:Siemens)
透過用於抓取的AI模組,模組會在微秒內計算數百個抓取點,並選擇最適合特定該物體的資訊抓取位置。其隨後的視角傳輸到控制機器手臂的PLC上,以最佳方法獲取物件— 可使用PLC SIMATIC S7-1500 系列等專用硬件,或裝載於電腦之備用額外應用程式提供Windows 分割區的SIMATIC ET 200SP Open Controller v2。
備註:此示範將於2019年4月1日至5日在漢諾威工業博覽會展示。想參觀的話,請前往展廳9,攤位編號D35造訪西門子攤位。
這樣的自動化可以節省大量的人力。「 比如說,在斯托克分離的製造生產線上有很多的手動程序,比如仰賴肉眼進行的品管,或者PCB製造上的通孔插裝技術等混合安裝零件,”Dietrich 說:“這些使用案例可突破AI 增加自動化程度,以改善品質及/或產量。”
除了透過機器臂舉起起動裝置以外,PLC 還可以直接引導其他類型的工廠裝置,例如前面提到的焊接設備或CNC 機器工具等。事實上,系統甚至不是在紐約方面啟動的。「主要的使用案例”對於視頻,但也可用於進行其他事情,”迪特里希表示:“這開放了一系列不同的使用案例可能性,例如振動,甚至是聲音分析等,以進行預測性維護。”
透過使用Caffe 或Tensorflow 等最受歡迎的AI 架構開發深度學習模型開始,可在之後進行優化,並隨後SD 卡配置小型的應用程式部署至模組中。一般來說,您可以使用現有的免費的DL模型開始著手,並利用可用的製造資料訓練重新將其調整成配合您的特定使用案例。隨後,將模組配置到西門子工程架構TIA Portal中,以導入並運用來自PLC模式中TM NPU模組的資料。
不久的未來的計劃是能夠提供人工智慧工作台,以簡化建立、部署和實現工業人工智慧解決方案的程序,讓它們不再只能由人工智慧專家使用,而是讓所有自動化工程師都能運用。
標準的檢驗系統可能可以捕捉錯誤的零件,但無法找到異常的原因。此時便需要人力介入,只有在檢驗系統放棄了的零件後,才能調整製造過程。正常的,深度學習檢驗系統可提供有關問題本質上的更深入的洞見。
請想像一個金屬積層製造程序。標準的檢驗系統只能評估成品的成品,進行簡單的接受或拒絕決定。相反的,深度學習系統可監控製造程序本身,持續評估金屬流向的一致性。這可在問題發生時提供進行修改的機會,挽救可能故障的零件。
在較傳統的製造生產線上,深度學習系統可做出指示PLC降低生產線速度,或提高生產流程溫度等調整。這種持續的調整可大幅減少遭到捨棄的零件數量。
部署挑戰
對開發者來說,找到部署機器視覺的方法是一個挑戰。有一個常見的方法以圖形處理器(GPU)為基礎來打造客製化硬體。雖然這種方法可以提供所需的流程,但GPU通常無法滿足工業工業對可靠性的要求。電源也是一個問題,因為GPU會越運轉越熱,需要冷卻風扇,這不太適合嚴格要求的工業環境。自編系統所需的工作也是一個問題。除了建造客製化硬件的基本組件之外,工程師還需要將設計整合至控制迴圈內。考慮到控制工業設備的PLC的專業性,這可能會帶來前所未見的挑戰。
更簡單的人工智慧整合
針對這些問題,SIEMENS AG與Intel®合作,為西門子SIMATIC S7系列的PLC開發全新的深度學習模組。「使用此模組,人們只要增加用於推斷的AI延伸解決模組,就能擴增現有PLC系統的控制機器,」Intel技術客戶經理Thomas Dietrich表示:「如果您已經安裝了SIMATIC S7-1500控制器,那麼這將是一個非常簡單的附加元件。只需插入AI延伸模組與攝影機或非窗口感應器中,即完成硬體設定。」SIMATIC S7-1500 TM NPU 是一款 PLC 延伸模組,以 Intel ® Movidius ™ Myriad ™ X 視覺處理器(VPU) 為基礎。專為符合電源實現的AI 所設計,此Intel 技術可讓模組處理來自多台一個攝影機流的最多720組立體像對,且只需要使用被動冷卻,以近乎即時的速度運行電腦螢幕,消耗消耗電量或精確度。解析度比其他VGA平台解析度高3倍,且比30 Hz 的平台高6 倍。
模組會處理一些音訊或震動等非視覺數據,將分析結果透過底板傳送至PLC。接著PLC會執行控制演算法,以分析資料做為輸入值,並調整控制流程。
圖1 展示產線在取放托盤夾具中運用此系統的範例。生產物品進入上游的管道帶。上方LED照明設備點亮此物品。安裝在平台上的攝影機獲取影像,將其傳輸至PLC延伸連接模組。接著,PLC引導機器手臂轉動物體,並到右邊的管道帶。
圖1.西門子系統在取放貨架等多種使用案例上表現優異。(資料來源:Siemens)
透過用於抓取的AI模組,模組會在微秒內計算數百個抓取點,並選擇最適合特定該物體的資訊抓取位置。其隨後的視角傳輸到控制機器手臂的PLC上,以最佳方法獲取物件— 可使用PLC SIMATIC S7-1500 系列等專用硬件,或裝載於電腦之備用額外應用程式提供Windows 分割區的SIMATIC ET 200SP Open Controller v2。
備註:此示範將於2019年4月1日至5日在漢諾威工業博覽會展示。想參觀的話,請前往展廳9,攤位編號D35造訪西門子攤位。
這樣的自動化可以節省大量的人力。「 比如說,在斯托克分離的製造生產線上有很多的手動程序,比如仰賴肉眼進行的品管,或者PCB製造上的通孔插裝技術等混合安裝零件,”Dietrich 說:“這些使用案例可突破AI 增加自動化程度,以改善品質及/或產量。”
除了透過機器臂舉起起動裝置以外,PLC 還可以直接引導其他類型的工廠裝置,例如前面提到的焊接設備或CNC 機器工具等。事實上,系統甚至不是在紐約方面啟動的。「主要的使用案例”對於視頻,但也可用於進行其他事情,”迪特里希表示:“這開放了一系列不同的使用案例可能性,例如振動,甚至是聲音分析等,以進行預測性維護。”
製作AI模型
當然,你除非建立了深度學習模型,否則這些優異的硬體都無法發揮作用。再次,英特爾和西門子合作解決了這個問題,整合他們的工具鏈,打造了端對端的解決方案。透過使用Caffe 或Tensorflow 等最受歡迎的AI 架構開發深度學習模型開始,可在之後進行優化,並隨後SD 卡配置小型的應用程式部署至模組中。一般來說,您可以使用現有的免費的DL模型開始著手,並利用可用的製造資料訓練重新將其調整成配合您的特定使用案例。隨後,將模組配置到西門子工程架構TIA Portal中,以導入並運用來自PLC模式中TM NPU模組的資料。
不久的未來的計劃是能夠提供人工智慧工作台,以簡化建立、部署和實現工業人工智慧解決方案的程序,讓它們不再只能由人工智慧專家使用,而是讓所有自動化工程師都能運用。