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섬유 제조 장비 최적화를 위한 딥러닝 기반 결함 분류 시스템 구축

Establishment of a deep learning-based defect classification system for optimizing textile manufacturing equipment

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주제분류컴퓨터학

초록

본 논문에서는 복합소재 생산 분야에서 수요가 높은 프리프레그 섬유 제조 공정에 딥러닝 기반의결함 검출 및 분류 시스템을 적용하여 생산성을 높이는 과정을 제안한다. 다양한 조건별 다량의 불량발생으로 해결방안이 필요한 토우 프리프레그 제조 장비에 적용하기 위해 우선 결함 감지와 분류 모델제작에 필요한 카메라 및 조명을 선정하여 최적의 환경을 구축하였다. 그리고 다중 분류 모델 제작에필요한 데이터를 수집하고 정상 및 불량 조건에 따라 라벨링을 진행하였다. 다중 분류 모델은 CNN 기반으로 제작하였으며 VGGNet과 MobileNet, ResNet 등의 사전 학습모델을 적용하여 성능을 비교하고정확도 및 손실 그래프로 개선 방향을 파악한다. 주요 문제로 과적합 문제를 확인하여 개선하기 위해데이터 증강 및 Dropout 기법을 적용하여 보완하였다. 모델에 대한 성능 평가를 위해 혼돈행렬을 성능지표로 한 성능 평가를 진행하였으며 99% 이상의 성능을 확인하였다. 또한, 실제 공정에 적용하여실시간 획득된 이미지에 대한 분류 결과를 확인해보며 판별 값이 정확히 도출되는지 확인한다.

Abstract

In this paper, we propose a process of increasing productivity by applying a deep learning-based defect detection and classification system to the prepreg fiber manufacturing process, which is in high demand in the field of producing composite materials. In order to apply it to toe prepreg manufacturing equipment that requires a solution due to the occurrence of a large amount of defects in various conditions, the optimal environment was first established by selecting cameras and lights necessary for defect detection and classification model production. In addition, data necessary for the production of multiple classification models were collected and labeled according to normal and defective conditions. The multi-classification model is made based on CNN and applies pre-learning models such as VGGNet, MobileNet, ResNet, etc. to compare performance and identify improvement directions with accuracy and loss graphs. Data augmentation and dropout techniques were applied to identify and improve overfitting problems as major problems. In order to evaluate the performance of the model, a performance evaluation was conducted using the confusion matrix as a performance indicator, and the performance of more than 99% was confirmed. In addition, it checks the classification results for images acquired in real time by applying them to the actual process to check whether the discrimination values are accurately derived.

참고문헌 (16)

  1. 김일중, "텍스트 마이닝과 소셜네트워크분석을 통한 AI·빅데이터 기반 제조기술 트렌드 연구", 기술혁신학회지, 24(5), pp.967~984 (2021), 한국기술혁신학회[DOI]
  2. 김남호, "머신비전 기반의 가전제품 표면결함 자동검출 시스템", 스마트미디어저널, 11(9), pp.47~55 (2022), (사)한국스마트미디어학회[DOI]
  3. 조진원, "하이브리드 직물을 이용한 열가소성 섬유강화 복합재료의 제조 및 물성연구", 폴리머, 47(4), pp.479~486 (2023), 한국고분자학회[DOI]
  4. S. J. Lee, "Analysis for Technology Trend of Prepreg Production System and Key Technologies of Thermoplastic prepreg Production system", Journal of the Korean Society for Precision Engineering, pp.372~373 (2014)
  5. Zhaoguang Xu, "Knowledge-driven intelligent quality problem-solving system in the automotive industry", Advanced Engineering Informatics, 38, pp.441~457 (2018), Elsevier BV[DOI]
  6. A. Chouchene, "Artificial Intelligence for Product Quality Inspection toward Smart Industries: Quality Control of Vehicle Non-Conformities", 2020 9th International Conference on Industrial Technology and Management (ICITM), pp.127~131 (2020)
  7. Michael Borish, "Defect Identification and Mitigation Via Visual Inspection in Large-Scale Additive Manufacturing", JOM, 71(3), pp.893~899 (2018), Springer Science and Business Media LLC[DOI]
  8. T. Xiao, "The application of two-level attention models in deep convolutional neural network for fine-grained image classification", IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, pp.842~850 (2015)
  9. Guansong Pang, "Deep Learning for Anomaly Detection", ACM Computing Surveys, 54(2), pp.1~38 (2021), Association for Computing Machinery (ACM)[DOI]
  10. L. Ruff, "Deep One-Class Classification", Proceedings of the 35th International Conference on Machine Learning, 80, pp.4393~4402 (2018)
  11. Jakob Božič, "Mixed supervision for surface-defect detection: From weakly to fully supervised learning", Computers in Industry, 129, pp.103459~ (2021), Elsevier BV[DOI]
  12. S. Pouyanfar, "A survey on deep learning: Algorithms, techniques, and applications", ACM Computing Surveys(CSUR), 51(5), pp.1~36 (2018)[DOI]
  13. T. W. Kim, "Research Trends on Deep Learning-Based Machine Vision Technology", Proceedings of Symposium of the Korean Institute of communications and Information Sciences, pp.1178~1179 (2023)
  14. 장현웅, "CNN을 이용한 소셜 이미지 자동 태깅", 정보과학회논문지, 43(1), pp.47~53 (2016), 한국정보과학회
  15. B. M. Kim, "Trend of image classification technology based on deep learning", The Journal of The Korean Institute of Communication Sciences, 35(12), pp.8~14 (2018)
  16. 함현식, "이미지 증대 기법을 이용한 토마토 병충해 분류", 전기학회논문지, 70(1), pp.184~189 (2021), 대한전기학회

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