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機(jī)器學(xué)習(xí)制造機(jī)器:將視覺(jué)搜索應(yīng)用于機(jī)械零件
更新時(shí)間：2020-11-18 16:15:26 字號(hào)：T|T
一個(gè)新的數(shù)據(jù)庫(kù)將幫助工程師和制造商將機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用于機(jī)械零件。計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究人員利用機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別物體，但很少有人將機(jī)器...
一個(gè)新的數(shù)據(jù)庫(kù)將幫助工程師和制造商將機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用于機(jī)械零件。
計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究人員利用機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別物體，但很少有人將機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用于機(jī)械部件，如變速箱、軸承、剎車(chē)、離合器、電機(jī)、螺母、螺栓和墊圈。
普渡大學(xué)(Purdue University)的一個(gè)機(jī)械工程師團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了首個(gè)包含58,000多個(gè)3d機(jī)械部件的全面開(kāi)源注釋數(shù)據(jù)庫(kù)，旨在幫助研究人員將機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用于實(shí)際機(jī)器中的這些部件。
普渡大學(xué)的Donald W. Feddersen機(jī)械工程杰出教授Karthik Ramani說(shuō):“我們正處于深度學(xué)習(xí)時(shí)代，使用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行視覺(jué)搜索。但沒(méi)有人關(guān)注機(jī)器的零部件:管道、軸承、馬達(dá)、墊圈、螺母和螺栓等。這些是對(duì)我們工程師和制造商來(lái)說(shuō)很重要的事情。我們希望能夠?qū)z像機(jī)對(duì)準(zhǔn)真實(shí)世界的部分，然后讓計(jì)算機(jī)告訴我們關(guān)于該部分或設(shè)計(jì)的一切。”
Ramani的團(tuán)隊(duì)在21世紀(jì)初曾嘗試用視覺(jué)搜索技術(shù)搜索零件，但當(dāng)時(shí)的計(jì)算能力和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)還不夠先進(jìn)。在那之后的幾年里，研究人員已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，建立一個(gè)可靠的數(shù)據(jù)集既關(guān)乎質(zhì)量，也關(guān)乎數(shù)量。
Ramani說(shuō)：“深度學(xué)習(xí)需要大量數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)需要大量的例子來(lái)學(xué)習(xí)人類的意思以及事物之間的相互關(guān)系。這意味著我們需要很多零部件的3d模型，這也需要一個(gè)基本的工程分類。”
該團(tuán)隊(duì)首先與一家名為T(mén)raceParts的法國(guó)公司合作，這使Purdue的研究人員可以訪問(wèn)其3D工程零件數(shù)據(jù)庫(kù)。該團(tuán)隊(duì)與德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校助理教授黃啟興合作，搜尋其他數(shù)據(jù)庫(kù)以獲取類似的3D模型。他們最終建立了58,696個(gè)機(jī)械零件的數(shù)據(jù)庫(kù)。
但是沒(méi)有好的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫(kù)是沒(méi)有用的。Ramani的團(tuán)隊(duì)基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)分類(由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織創(chuàng)建和維護(hù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng))，通過(guò)建立包含68個(gè)類別的層次分類法來(lái)組織各個(gè)部分。
Ramani說(shuō)：“現(xiàn)在，當(dāng)計(jì)算機(jī)看到密封組件的圖片時(shí)，它將知道它屬于動(dòng)態(tài)密封，更具體地說(shuō)，屬于復(fù)合密封。”
研究人員現(xiàn)在已經(jīng)公布了他們的開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)，邀請(qǐng)計(jì)算機(jī)視覺(jué)和機(jī)器學(xué)習(xí)研究人員訪問(wèn)并創(chuàng)建他們自己的實(shí)驗(yàn)。今年8月，他們?cè)诘?6屆歐洲計(jì)算機(jī)視覺(jué)大會(huì)上展示了他們的成果。
隨著基準(zhǔn)數(shù)據(jù)集的建立，機(jī)器學(xué)習(xí)用于制造機(jī)器的未來(lái)是什么?
Ramani說(shuō)：“我們看到了這項(xiàng)技術(shù)在許多現(xiàn)實(shí)情況下的應(yīng)用。想象一下，你在一家工廠從事維護(hù)工作，你正在更換一臺(tái)機(jī)器的一部分。你可以用攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)零件，計(jì)算機(jī)就會(huì)識(shí)別它，并立即告訴你這個(gè)零件的所有規(guī)格——它叫什么名字，它連接到什么地方，以及它在工廠里實(shí)際儲(chǔ)存在什么地方。這甚至可以通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡實(shí)現(xiàn);您可以立即擁有您公司的整個(gè)可視化目錄，并了解如何修理東西或訂購(gòu)零件。”
“機(jī)器學(xué)習(xí)有很多挑戰(zhàn)。但是，除非你知道如何測(cè)試你做得如何，否則你無(wú)法應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。我們很自豪地創(chuàng)建了世界上第一個(gè)大型三維機(jī)械部件標(biāo)注基準(zhǔn)數(shù)據(jù)集，我們希望推動(dòng)深度學(xué)習(xí)時(shí)代的視覺(jué)搜索。”
計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究人員利用機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別物體，但很少有人將機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用于機(jī)械部件，如變速箱、軸承、剎車(chē)、離合器、電機(jī)、螺母、螺栓和墊圈。
普渡大學(xué)(Purdue University)的一個(gè)機(jī)械工程師團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了首個(gè)包含58,000多個(gè)3d機(jī)械部件的全面開(kāi)源注釋數(shù)據(jù)庫(kù)，旨在幫助研究人員將機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用于實(shí)際機(jī)器中的這些部件。
普渡大學(xué)的Donald W. Feddersen機(jī)械工程杰出教授Karthik Ramani說(shuō):“我們正處于深度學(xué)習(xí)時(shí)代，使用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行視覺(jué)搜索。但沒(méi)有人關(guān)注機(jī)器的零部件:管道、軸承、馬達(dá)、墊圈、螺母和螺栓等。這些是對(duì)我們工程師和制造商來(lái)說(shuō)很重要的事情。我們希望能夠?qū)z像機(jī)對(duì)準(zhǔn)真實(shí)世界的部分，然后讓計(jì)算機(jī)告訴我們關(guān)于該部分或設(shè)計(jì)的一切。”
Ramani的團(tuán)隊(duì)在21世紀(jì)初曾嘗試用視覺(jué)搜索技術(shù)搜索零件，但當(dāng)時(shí)的計(jì)算能力和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)還不夠先進(jìn)。在那之后的幾年里，研究人員已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，建立一個(gè)可靠的數(shù)據(jù)集既關(guān)乎質(zhì)量，也關(guān)乎數(shù)量。
Ramani說(shuō)：“深度學(xué)習(xí)需要大量數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)需要大量的例子來(lái)學(xué)習(xí)人類的意思以及事物之間的相互關(guān)系。這意味著我們需要很多零部件的3d模型，這也需要一個(gè)基本的工程分類。”
該團(tuán)隊(duì)首先與一家名為T(mén)raceParts的法國(guó)公司合作，這使Purdue的研究人員可以訪問(wèn)其3D工程零件數(shù)據(jù)庫(kù)。該團(tuán)隊(duì)與德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校助理教授黃啟興合作，搜尋其他數(shù)據(jù)庫(kù)以獲取類似的3D模型。他們最終建立了58,696個(gè)機(jī)械零件的數(shù)據(jù)庫(kù)。
但是沒(méi)有好的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫(kù)是沒(méi)有用的。Ramani的團(tuán)隊(duì)基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)分類(由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織創(chuàng)建和維護(hù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng))，通過(guò)建立包含68個(gè)類別的層次分類法來(lái)組織各個(gè)部分。
Ramani說(shuō)：“現(xiàn)在，當(dāng)計(jì)算機(jī)看到密封組件的圖片時(shí)，它將知道它屬于動(dòng)態(tài)密封，更具體地說(shuō)，屬于復(fù)合密封。”
研究人員現(xiàn)在已經(jīng)公布了他們的開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)，邀請(qǐng)計(jì)算機(jī)視覺(jué)和機(jī)器學(xué)習(xí)研究人員訪問(wèn)并創(chuàng)建他們自己的實(shí)驗(yàn)。今年8月，他們?cè)诘?6屆歐洲計(jì)算機(jī)視覺(jué)大會(huì)上展示了他們的成果。
隨著基準(zhǔn)數(shù)據(jù)集的建立，機(jī)器學(xué)習(xí)用于制造機(jī)器的未來(lái)是什么?
Ramani說(shuō)：“我們看到了這項(xiàng)技術(shù)在許多現(xiàn)實(shí)情況下的應(yīng)用。想象一下，你在一家工廠從事維護(hù)工作，你正在更換一臺(tái)機(jī)器的一部分。你可以用攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)零件，計(jì)算機(jī)就會(huì)識(shí)別它，并立即告訴你這個(gè)零件的所有規(guī)格——它叫什么名字，它連接到什么地方，以及它在工廠里實(shí)際儲(chǔ)存在什么地方。這甚至可以通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡實(shí)現(xiàn);您可以立即擁有您公司的整個(gè)可視化目錄，并了解如何修理東西或訂購(gòu)零件。”
“機(jī)器學(xué)習(xí)有很多挑戰(zhàn)。但是，除非你知道如何測(cè)試你做得如何，否則你無(wú)法應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。我們很自豪地創(chuàng)建了世界上第一個(gè)大型三維機(jī)械部件標(biāo)注基準(zhǔn)數(shù)據(jù)集，我們希望推動(dòng)深度學(xué)習(xí)時(shí)代的視覺(jué)搜索。”
