家電異音檢測可以按照下圖所示的技術途徑來實施。按照機器學習的要求,通過傳聲器和信號采集系統進行聲信號樣本采集,需要注意的是采集得到的聲信號既包含家電的運轉聲,也包括生產線的環境噪聲。采用現有成熟的多種信號處理方法對所測聲信號進行預處理,通過分析比較和嘗試,組成最佳的信號特征向量,該向量應該能夠最大程度反映家電狀態信號,同時抑制環境噪聲。 常用的信號特征提取方法一般包括時域、頻域和時頻域三類,時域的典型特征有短時能量和過零率;頻域的特征種類繁多,有各種譜分析方法、線性預測系數以及梅爾頻率倒譜系數等;時頻特征包含短時傅里葉譜和小波譜,時頻特征會帶來較大的計算量,但卻更能完整全面地描述音頻信號。
家電異音檢測系統的架構,系統由硬件和軟件兩部分共同組成了一個不可分割的整體,硬件部分包括測量環境、傳感器、采集系統和判別系統,測量環境可以是基本不做改動的原始生產線,也可以是在生產線上設計添加的簡易隔聲或吸聲空間,測量環境的考慮重點是如何減少生產線環境噪聲的影響。傳感器和采集系統一般要求滿足可聽聲頻帶的采樣要求,對系統的量化精度要求至少采用16位采集系統,能達到24位更好。判別系統一般是采集系統和計算機的結合體,計算機上運行的軟件是信號特征提取算法和機器學習模型。 軟件部分中的信號測量分析模塊主要完成信號的采集和保存,應用信號處理技術,特征提取模塊抽取聲信號樣本特征,構建特征向量和機器學習數據集。機器學習模塊實現各種機器學習算法,在特征向量數據集的基礎上,完成訓練、驗證和等環節,最終獲得異音判別參數,過程中還包括特征向量和機器學習模型參數的選擇與優化。
隨著機電自動化技術的進步,家電生產線中許多需要體力勞動的工位逐漸被機械手所代替,但仍有很多非體力工位還離不開人,比如視檢和聽檢工位,不需要人的體力或操作,而要靠人的眼睛和耳朵來判斷產品的某項指標是否品質合格,這樣的工位就需要人工智能才能很好完成替代。 由于圖像處理技術的迅猛發展,視檢工位目前已有了很多很好的替代方案,但由于產線上聲環境復雜,檢測規則難易實現簡單的參數化描述,聽檢工位目前大多還是要靠人工來完成。但是,人工聽檢存在下圖列出的種種問題,已難以滿足產線智能化升級的需要。從表中也可以看出,人工聽檢的缺點正好就是人工智能檢測的優勢所在。