AI改造激光焊接檢測！“過殺”率暴降50%，國際頭部客戶產線已用上

白交 2025-07-29 16:37:32 來源：量子位

允中 發自 凹非寺

量子位 | 公眾號 QbitAI

精密制造行業的生產產線，講求精準與穩定，向來是硬科技的競技場。在這輪AI重塑千行百業的浪潮中，可能沒有比精密制造更適合AI改造的場景了。

在7月北京舉辦的第三屆國際供應鏈博覽會上，一套激光焊接在線檢測系統展示了AI+先進制造檢測的真實落地效果：

基于深度學習的AI檢測模型，焊接檢測“過殺”率降低了50%，且實現了更智能的故障診斷，使得產線檢測精度和生產效率大幅提升。

這套激光焊接在線檢測系統由廣州德擎光學科技研發，搭載自主研發的AI與光電檢測深度融合的專利檢測技術，包括AI參數調節、AI降過殺、AI故障診斷等功能，目前已被國際頭部消費電子客戶的產線采用。

△德擎光學激光焊接檢測設備在第三屆鏈博會現場展出

加工越精密，過程控制越嚴苛

激光焊接具有熱輸入小、精度高、速度快等特性，是精密制造的關鍵工藝。也正由于激光焊接具備高精密特性，因此微小的過程異常也可能造成質量缺陷。

激光焊接涉及復雜的物理冶金過程，如熔池動態、熱積累、晶粒生長等，過程中易產生氣孔、裂紋、翹曲變形等缺陷。由于激光焊接過程呈現明顯的多光譜輻射特性，可見光波段表征金屬蒸汽噴發量和飛濺程度，反射激光表征工件對激光的吸收情況，近紅外波段則反映熔池的溫度波動情況。通過實時監測焊接過程中產生的光輻射，并將光輻射轉化為電信號，再對電信號進行實時分析與異常識別，及時發出告警，從而輔助實現過程干預與質量控制，降低缺陷發生率。

△德擎光學激光焊接在線監測系統的軟件界面

這是德擎光學激光焊接在線監測系統的軟件界面，光電信號能反映焊接的狀態以及過程中有無缺陷的產生。

德擎光學采用的這一套面向激光焊接的光電檢測方案，雛形始自2016年底。彼時，國內還沒有生產激光焊接傳感器的廠商，德擎光學聯合創始人兼技術總監白天翔博士等人決定回國創業。公司創立后的2-3年時間，專注于將技術、概念原型甚至學術理論轉化成產品。2019年，激光焊接在線缺陷檢測儀（WDD）面世。

此后，針對激光焊接流程不同環節的需要，德擎光學將產品矩陣拓展至焊前控制、焊中監測與焊后測量，相繼推出激光焦點測量儀LFS、激光功率檢測儀LPM、激光焊接過程熔深測量儀WDM、光學斷層掃描測量儀OTS等。

用AI革新傳統焊接檢測算法

傳統的光電探測對焊接過程的檢測算法，一般是通過比對當前焊接信號與正常信號生成的基準，提取差異并計算如信號的波動極限、平均偏移量、方差等信號特征，然后依據是否超出設定閾值范圍進行缺陷檢出。

該檢測方式的優勢是初期僅需少量數據便可建立基準設定閾值，便于快速部署，可以區分絕大部分合格（OK）和不合格（NG）信號。但劣勢也很明顯——檢測精度和效率都高度依賴人工經驗，無法如計算機一樣遍歷所有特征閾值范圍組合，對于波形相近的樣品判定無能為力，導致一定比例的合格（OK）工件被誤判為NG工件（即“過殺”）。

為了突破傳統檢測瓶頸，德擎光學采用基于深度學習的端到端模型進一步提升檢測的準確率。

基于激光焊接缺陷檢測系統WDD在真實產線在線采集的加工結果，德擎光學研發團隊構建了高覆蓋、高標簽質量的產線數據集，并以此訓練出一個“取于產線，用于產線”的智能檢測系統。在實際應用中，NG數據樣本往往難以獲得，而德擎光學團隊得益于多年來對激光焊接機理的深入研究，以及對產線NG信號關聯的故障模式分析，實現僅需要至少50個NG樣本，生成超過50,000個模擬NG樣本的數據增強算法，解決了AI模型訓練的數據不平衡問題。

依據以上產線數據與深度學習神經網絡設計思路，團隊構建了一個面向焊接缺陷檢測的AI模型。其模型框架靈活，可拓展包括卷積神經網絡（CNN）、遞歸神經網絡（RNN）、隨機森林（RF）、支持向量機（SVM）等多種算法結構。

團隊應用真實產線NG數據對模型進行多輪訓練，使其學習得到的缺陷分布貼近實際工況下的缺陷分布，最終得到一個子模型；重復這一步，則得到多個子模型，隨后采用集成模型方法，將多個子模型集成為統一的機器學習模型。該模型經多輪驗證，已具備穩定判定數據符合性的能力，可直接應用于產線部署。

經過訓練后，AI選取WDD在線監測的NG結果，進行智能再判，更新判定結果提升判定準確性。至此，AI模型成功應用于激光加工過程的缺陷檢測，輸出缺陷判定結果（OK/NG）、缺陷類型及工藝改進措施。

△德擎光學AI降“過殺”效果圖

除了降“過殺”，AI融合檢測還應用于激光焊接故障診斷，通過監測批量工件的激光焊接質量的信號趨勢，靈敏感知產線變化和加工參數異常，從單個工件缺陷檢測進階到全產線缺陷預警，實時調整產線參數，提升產線良率。

AI給先進制造檢測帶來更多可能性

據德擎光學聯合創始人兼技術總監白天翔博士介紹，德擎光學的AI融合檢測還將陸續推出更多功能，包括AI物理參數回歸、AI缺陷分類等，并與焊前控制、焊中監測、焊后測量多款光學傳感器數據打通，實現對激光焊接焦點、熔深、功率、焊縫形貌等維度的全方位全鏈條精準檢測。

與此同時，德擎光學將進一步提升AI融合檢測的功能表現，并通過數字孿生技術實現工藝參數的實時閉環優化。

目前，德擎光學已服務100余家客戶，有5000多臺設備在全球客戶現場運行。作為國內領先的先進制造檢測及控制技術專家，德擎光學為消費電子、動力電池、汽車、家電、航空航天等行業客戶提供激光焊接質量全過程監控解決方案。隨著這套AI融合檢測系統在更多領域的應用和普及，中國智造正在激光焊接領域樹立起新的質量檢測標桿。