在机械设计课教AI产品外观缺陷检测,我被学生问住的那个下午

上周三下午的金工实习车间,电钻的嗡鸣盖过了风扇声。几个学生围在我桌边,手里举着个刚从注塑机上拿下来的ABS外壳,表面有个针尖大的缩痕。其中一个人把平板怼到我眼前,屏幕上是他找的开源检测模型,说跑了一晚上,准确率才60%,问我是不是模型选的不对。

我盯着那个缩痕看了半分钟。

真的。

我被问住了。

不是因为模型的问题,是我之前上课的时候,压根没把最核心的东西讲透——我们是教机械设计的,不是教算法调参的。

先别急着跑通模型,先把“缺陷”的定义抠死

上来就跑模型的学生,我见得太多了。

上次有个小组做消费电子外壳的检测作业,熬了三个晚上标了200张图,兴冲冲把数据集甩给我看,我翻了两页就发现,他们把模具脱模时留下的正常排气纹,全标成了“划痕缺陷”。等于白干。

很多人对AI产品外观缺陷检测的认知,停留在“找个模型,喂图,出结果”的层面,完全忽略了最前置的一步:缺陷标注规则到底是谁定的?

计算机专业的学生可能会从算法层面优化标注的一致性,但我们机械设计方向的优势,从来都是懂加工工艺。什么划痕是运输时蹭的、必须拦截,什么痕迹是模具本身的纹路、完全不影响使用,什么缩痕在公差范围内可以放行——这些东西,不是靠算法能学明白的,是要在车间里摸过几百个工件,跟质检师傅聊过一下午才能摸清楚的。

我后来给他们提的要求很简单:先花两个下午,把你们要检测的那类零件的所有可能缺陷,列个分类表,每类缺陷配三张实物图,写清楚判定阈值,再谈模型的事。

机械设计课程学生标注的注塑件外观缺陷分类表
机械设计课程学生标注的注塑件外观缺陷分类表

就这么个简单的要求,有个小组改了四稿才过。之前他们把“飞边”和“划痕”混为一谈,后来拿着零件去问车间的老师傅,才知道飞边是分模面挤出来的多余材料,和表面被尖锐物划出来的痕迹,根本是两码事。

夹具晃一下,整个检测准确率掉20个点

规则定完了,学生又开始跑模型。

这次他们标注做的很细,模型用的是轻量化的版本,一开始在我办公室的桌面上测,准确率92%。结果搬到车间的传送带边上,直接掉到68%。

我盯着他们测了一上午。

真的差点摔鼠标。

原因说出来特别可笑:他们把待检测的工件随便往传送带上一放,连个定位都没有,每次工件摆的角度差个10度,塑料外壳的反光就全变了,模型直接把正常的高光面,识别成了大面积划痕。

之前总觉得学生对机械结构的重视不够,这次是真的被现实教做人了。

我们没搞什么复杂的视觉对位系统——毕竟是大三的课程作业,没必要花那个钱。就用之前机械制造基础课上学的一面两销定位,做了个简单的亚克力治具,把工件卡进去,每次的位置误差控制在0.5mm以内,再补个环形漫射光源,把车间里的杂反光挡掉。

就这么个小改动,准确率直接回到89%。

注塑件外观检测用的一面两销定位治具实物图
注塑件外观检测用的一面两销定位治具实物图

有个学生蹲在治具旁边看了半天,突然说,原来之前网上说的“AI检测不好用”,根本不是算法的问题,是下面的机械结构没跟上。

这话我特别认同。

我之前跟企业的朋友聊天,他们说见过太多厂,花大价钱买了号称准确率99%的检测算法,结果治具是外包随便焊的,用了三个月定位销就磨得晃来晃去,最后检测效果还不如老工人拿个手电筒照。

我们教机械设计的,本来就该把这些坑提前埋在教学里。别让学生总觉得AI来了,机械就没用了。恰恰相反,算法越聪明,下面的机械结构越要靠谱——不然算法连工件在哪都找不准,再厉害有什么用?

别拿工业级要求为难大三的学生

说个我之前踩过的教学坑。

最开始开这门课的时候,我总想着要跟工业界对齐,要求学生做的检测系统,误检率要低于1%,能直接对接生产线的MES系统。结果呢?

学生熬了三个大夜,最后交上来的作业,数据集凑不齐500张,治具晃得不行,连车间的光源都没搞定,根本达不到我提的要求。

后来我把要求全改了。

不需要追求工业级的精度,也不需要对接什么复杂的系统。只要能把你自己设计的那个零件的三类常见缺陷——比如3D打印的层纹、机加工的刀痕、注塑的缩痕——检测出来,把治具的定位误差控制在1mm以内,就算合格。

就这么一调整,学生的作业质量反而上来了。

上次有个平时上课总坐最后排的男生,交的作业是检测自己设计的3D打印无人机架的表面层纹。模型准确率不高,只有70%,但他写的治具设计笔记写了三页,从定位销的直径选择,到光源的角度调整,甚至连车间窗户漏进来的太阳光会造成反光,都写在了注意事项里。

他说之前总觉得机械设计就是画个零件图,现在才知道,原来一个看起来简单的检测工位,要考虑的细节这么多。

说实话,这种收获,比跑个99%准确率的演示模型有用多了。

昨天晚上那个一开始把平板怼到我眼前的学生给我发消息,说他进了实习的工厂,师傅让他帮忙调检测台,他一眼就看出原来的定位销磨损了0.3mm,难怪之前检测总不准。师傅还夸他,说现在的学生懂行。

我看着屏幕笑了半天。

车间的嗡鸣好像还在耳边。

这就够了。

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