一個(gè)圓柱形測(cè)試套筒用作質(zhì)量基準(zhǔn)。用套筒密封的螺栓必須完全適合這個(gè)規(guī)格，也就是說，套筒不能把螺栓閉合得過緊或過松。根據(jù)對(duì)密封過程進(jìn)行的各種 FEM 仿真結(jié)果，定義會(huì)影響密封結(jié)果的參數(shù)。然后根據(jù)這些信息進(jìn)行調(diào)整，隨后進(jìn)行大量的密封測(cè)試，期間用 TwinCAT Scope 軟件示波器記錄來自兩個(gè)伺服缸的所有重要實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，如功耗、扭矩和伺服電機(jī)的滯后誤差。
*測(cè)試統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的可視化顯示
將 ML 集成到設(shè)備控制器中
在一個(gè)經(jīng)典的 ML 框架內(nèi)開發(fā)了一個(gè)非常強(qiáng)大的機(jī)器學(xué)習(xí)回歸模型（這里是 Scikit Learn），并在所記錄的測(cè)試數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行訓(xùn)練。機(jī)器學(xué)習(xí)框架內(nèi)的工作包括準(zhǔn)備和選擇數(shù)據(jù)、建模和訓(xùn)練合適的 ML 算法及其評(píng)價(jià)。在這個(gè)開發(fā)步驟中會(huì)生成一個(gè)訓(xùn)練好的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，它表示輸入和目標(biāo)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。在 TwinCAT 3 中布署訓(xùn)練好的 ML 模型接口與數(shù)據(jù)接口一樣都是開放式的，并支持行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開放式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)交換（ONNX）格式。
一個(gè)圓柱形測(cè)試套筒用作質(zhì)量基準(zhǔn)。用套筒密封的螺栓必須完全適合這個(gè)規(guī)格，也就是說，套筒不能把螺栓閉合得過緊或過松。根據(jù)對(duì)密封過程進(jìn)行的各種 FEM 仿真結(jié)果，定義會(huì)影響密封結(jié)果的參數(shù)。然后根據(jù)這些信息進(jìn)行調(diào)整，隨后進(jìn)行大量的密封測(cè)試，期間用 TwinCAT Scope 軟件示波器記錄來自兩個(gè)伺服缸的所有重要實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，如功耗、扭矩和伺服電機(jī)的滯后誤差。
*將套筒寬度作為套筒密封質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之一來表示
項(xiàng)目的下一步是將訓(xùn)練好的 ML 模型實(shí)時(shí)集成到設(shè)備控制器中。Robin Vetsch 介紹說，他們?yōu)榇耸褂昧?TwinCAT 3 Neural Network Inference Engine（TF3810），有了這個(gè)軟件，只需幾行代碼，即可使用非常簡(jiǎn)單的方式在 TwinCAT 實(shí)時(shí)環(huán)境中實(shí)施轉(zhuǎn)換為 ONNX 格式的模型。在進(jìn)行此類在 TwinCAT 3 中布署 ML 模型時(shí)，導(dǎo)出的 ML 模型被轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格式（.bml），然后存儲(chǔ)在目標(biāo)系統(tǒng)（嵌入式控制器或控制柜式 PC）中。在加載 .bml 文件后，Runtime 模型將自身配置為在工業(yè) PC 的 CPU 上有效地執(zhí)行機(jī)器學(xué)習(xí)模型的推理計(jì)算。這樣可以就確保所生成的模塊是一個(gè)實(shí)時(shí)推理引擎，能夠無縫集成到 TwinCAT 3 中，并支持 TwinCAT 3 中所有常見的編程方法：從 PLC、C/C++ 或直接通過循環(huán)任務(wù)調(diào)用該模塊。
項(xiàng)目取得重大成果
*項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)（左起）：OST 計(jì)算工程研究所（ICE）科學(xué)助理 Christian Egger，ICE 講師 Christoph Würsch 教授博士，以及研發(fā)工程師 Robin Vetsch
由于執(zhí)行了為檢測(cè)地腳螺栓而訓(xùn)練好的 ML 模型，因此能夠以 +/-0.15 毫米的精度（相當(dāng)于相對(duì)誤差低于 2%）分析評(píng)估密封套筒的高度和寬度，并能夠以 10% 的相對(duì)誤差分析套筒開口。它可以作為一個(gè)簡(jiǎn)化后的近似值，確定所使用的測(cè)試套筒是否滿足規(guī)定密封套筒的高度和寬度。我們?yōu)榇耸褂昧?MLP（多層感知機(jī)）類型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。模型的輸出變量是套筒寬度、高度和開口的估算值。通過在 PLC 中定義的簡(jiǎn)單極限值，還可以實(shí)現(xiàn)除回歸分析法之外的簡(jiǎn)單分類法。
據(jù) Robin Vetsch 介紹，公司通過基于數(shù)據(jù)的質(zhì)量檢測(cè)獲得了很多優(yōu)勢(shì)。這樣，無需額外的傳感器或測(cè)試工位即可實(shí)現(xiàn) 100% 在線質(zhì)量檢測(cè)。此外，每個(gè)密封過程的現(xiàn)有質(zhì)量數(shù)據(jù)可用于進(jìn)行更詳細(xì)的分析。ML 解決方案的實(shí)時(shí)能力為盡早剔除檢測(cè)到的壞件提供了最佳基礎(chǔ)。最后，通過 TwinCAT HMI 的詳細(xì)趨勢(shì)顯示，操作人員可以在需要時(shí)迅速做出響應(yīng)。
