In the assembly process of printed circuit boards (PCB), most of the errors are caused by solder joints in Surface Mount Devices (SMD). In the literature, traditional feature extraction based methods require designing hand-crafted features and rely on the tiered RGB illumination to detect solder joint errors, whereas the supervised Convolutional Neural Network (CNN) based approaches require a lot of labelled abnormal samples (defective solder joints) to achieve high accuracy. To solve the optical inspection problem in unrestricted environments with no special lighting and without the existence of error-free reference boards, we propose a new beta-Variational Autoencoders (beta-VAE) architecture for anomaly detection that can work on both IC and non-IC components. We show that the proposed model learns disentangled representation of data, leading to more independent features and improved latent space representations. We compare the activation and gradient-based representations that are used to characterize anomalies; and observe the effect of different beta parameters on accuracy and on untwining the feature representations in beta-VAE. Finally, we show that anomalies on solder joints can be detected with high accuracy via a model trained on directly normal samples without designated hardware or feature engineering.


翻译:在印刷电路板(PCB)组装过程中,大多数错误都是由地表登机装置(SMD)中的焊接装置造成的。在文献中,传统地物提取方法需要设计手工制作的特征,并依靠分层的 RGB 光度来检测焊接联合错误,而以受监督的革命神经网络(CNN)为基础的方法则需要许多贴有标签的异常样品(不适的焊接装置)才能达到很高的精确度。为了在没有特别照明和没有无误参照板的无限制环境中解决光学检查问题,我们建议建立一个新的乙型挥发自动自动编码器(beta-VAE)结构,用于检测异常现象,这种结构可以对IC和非IC组成部分起作用。我们表明,拟议的模型学会了数据分解的表达方式,导致更独立的特性,并改进了潜伏空间的表示方式。我们比较了用来描述异常现象的激活和梯度表示方式;并观察不同贝性参数对精确度的影响和对β-VAE中特征显示的不相交错作用。最后,我们表明,可直接通过一个经过训练的正常的固定的硬件特征通过模型在售商联合样品上检测出。

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在数据挖掘中,异常检测(英语:anomaly detection)对不符合预期模式或数据集中其他项目的项目、事件或观测值的识别。通常异常项目会转变成银行欺诈、结构缺陷、医疗问题、文本错误等类型的问题。异常也被称为离群值、新奇、噪声、偏差和例外。 特别是在检测滥用与网络入侵时,有趣性对象往往不是罕见对象,但却是超出预料的突发活动。这种模式不遵循通常统计定义中把异常点看作是罕见对象,于是许多异常检测方法(特别是无监督的方法)将对此类数据失效,除非进行了合适的聚集。相反,聚类分析算法可能可以检测出这些模式形成的微聚类。 有三大类异常检测方法。[1] 在假设数据集中大多数实例都是正常的前提下,无监督异常检测方法能通过寻找与其他数据最不匹配的实例来检测出未标记测试数据的异常。监督式异常检测方法需要一个已经被标记“正常”与“异常”的数据集,并涉及到训练分类器(与许多其他的统计分类问题的关键区别是异常检测的内在不均衡性)。半监督式异常检测方法根据一个给定的正常训练数据集创建一个表示正常行为的模型,然后检测由学习模型生成的测试实例的可能性。
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