Thị giác máy và kiểm soát chất lượng

Lợi nhuận:

• Khả năng thiết lập các bước xử lý ảnh cơ bản với OpenCV và điều chỉnh chúng phù hợp với dây chuyền kiểm soát chất lượng với sự trợ giúp của AI
• Khả năng đưa ra các quyết định về hệ thống thị giác như chiếu sáng, hiệu chỉnh và đặt ngưỡng cho AI với bối cảnh phù hợp
• Khả năng đánh giá nguy cơ phân loại sai kết quả thị giác máy và nhu cầu xác minh

Thi học phần

1. Trong trường hợp mã điều khiển động cơ do AI tạo ra trong cơ điện tử, bước nào sau đây không bao giờ được bỏ qua trước khi khởi động?

• A) Xác minh và xem xét mã trong môi trường hạn chế/an toàn ✔
• B) Xóa dòng chú thích của mã
• C) Dịch tên biến sang tiếng Thổ Nhĩ Kỳ
• D) Tải mã trực tiếp lên dây chuyền sản xuất

Mô tả: Mã nhúng do AI tạo ra có thể khiến bộ truyền động vật lý đi sai hướng hoặc dùng dòng điện quá mức, gây hư hỏng phần cứng và môi trường. Xác thực mã trước tiên trong mô phỏng hoặc trong môi trường thử nghiệm an toàn với giới hạn dòng điện/tốc độ là bước mà kỹ sư không thể bỏ qua.

2. Bạn đã yêu cầu AI giải pháp động học nghịch đảo cho cánh tay robot sáu trục. Bạn nên làm gì trước khi sử dụng bản in một cách an toàn?

• A) Gửi giải pháp trực tiếp tới robot
• B) Xác minh rằng các góc khớp vẫn nằm trong giới hạn và không gian làm việc ✔
• C) Thay đổi màu sắc của robot
• D) Chỉ dựa vào giải pháp đầu tiên và bỏ qua các giải pháp khác

Giải thích: Động học nghịch đảo thường tạo ra nhiều hơn một nghiệm và một số nghiệm có thể vượt quá giới hạn khớp hoặc rơi vào điểm kỳ dị. Điều bắt buộc là phải xác minh bằng số liệu rằng giải pháp vẫn nằm trong giới hạn chung và không gian làm việc có thể tiếp cận được.

3. Bạn đã viết mã để khiến AI lấy số đọc cảm biến trên vi điều khiển và mã sử dụng độ trễ (1000) trong vòng lặp chính. Tại sao điều này có thể là một vấn đề?

• A) delay() làm hỏng bộ nhớ vĩnh viễn
• B) delay() đang chặn và ngăn phản hồi theo thời gian thực ✔
• C) delay() chỉ hoạt động trên bộ xử lý 8 bit
• D) delay() làm nóng cảm biến về mặt vật lý

Giải thích: `delay()` đang bị chặn; Bộ xử lý không thể thực hiện bất kỳ công việc nào khác trong thời gian đó, tất cả các tác vụ ngoại trừ các ngắt đều dừng lại. Trong các hệ thống cơ điện tử thời gian thực, điều này dẫn đến việc đọc sai cảm biến và phản hồi chậm; Cấu trúc không chặn (dựa trên millis) được ưu tiên.

4. Bạn kết hợp dữ liệu IMU (con quay hồi chuyển) và bộ mã hóa trong robot di động. Mục đích chính của việc sử dụng bộ lọc bổ sung hoặc bộ lọc Kalman là gì?

• A) Để giảm số lượng cảm biến
• B) Kết hợp điểm mạnh của các cảm biến khác nhau và giảm độ lệch và tiếng ồn ✔
• C) Để làm chậm tốc độ dữ liệu
• D) Để đơn giản hóa hệ thống dây điện

Mô tả: Mỗi cảm biến có một ký tự lỗi riêng: con quay hồi chuyển chính xác trong thời gian ngắn nhưng trôi theo thời gian, bộ mã hóa/gia tốc kế bị nhiễu. Phản ứng tổng hợp cảm biến kết hợp vùng tần số trong đó mỗi cảm biến mạnh, tạo ra ước tính chính xác và ổn định hơn từ một cảm biến duy nhất.

5. Khi chúng tôi tăng số hạng tích phân (I) trong bộ điều khiển PID, dao động và độ vọt lố bắt đầu xuất hiện trong hệ thống. Nguyên nhân có thể xảy ra nhất của hành vi này là gì?

• A) Số hạng đạo hàm bằng 0
• B) Làm mịn mạnh mẽ do tăng tích phân và kết thúc quá mức ✔
• C) Cảm biến bị đóng
• D) Giá trị cài đặt là âm

Giải thích: Độ lợi tích phân quá lớn cố gắng sửa lỗi tích lũy quá mạnh và có thể dẫn đến dao động, vọt lố và mất ổn định cùng với sự cố tích phân. Thông thường số hạng I được tăng vừa phải để loại bỏ sai số vĩnh viễn; Nếu có dao động, I bị giảm hoặc giới hạn cuộn dây được thêm vào.

6. Bạn đã tạo bản phác thảo logic bậc thang cho PLC bằng AI. Cách tiếp cận đúng khi thiết kế nút dừng khẩn cấp (E-stop) là gì?

• A) Sử dụng liên hệ thường mở (NO) và tin cậy vào phần mềm
• B) Thường đóng (NC), đảm bảo chuyển sang phía an toàn với tiếp điểm không an toàn ✔
• C) Chỉ áp dụng E-stop bằng phần mềm màn hình
• D) Đặt E-stop vào cuối chu kỳ chính

Mô tả: Mạch dừng khẩn cấp được thiết kế với tiếp điểm thường đóng (NC) và logic dự phòng để đảm bảo an toàn; Khi đứt cáp hoặc cắt điện, hệ thống phải chuyển về phía an toàn (stop). Đầu ra AI phải được xem xét theo nguyên tắc an toàn này.

7. Khi mô phỏng động lực học của động cơ DC với thiết kế dựa trên mô hình, AI dường như đưa ra kết quả hoàn toàn phù hợp với hệ thống thực. Thái độ kỹ thuật đúng đắn là gì?

• A) Chấp nhận mô hình là bản sao hoàn hảo của thực tế và không thực hiện đo lường
• B) Xác minh các giả định của mô hình và phạm vi hiệu lực bằng các phép đo thực tế ✔
• C) Rút ngắn thời gian mô phỏng
• D) Tô màu biểu đồ và báo cáo

Mô tả: Mô hình mô phỏng là sự gần đúng của thực tế do bỏ qua ma sát, độ bão hòa, độ trễ và độ không đảm bảo của tham số. Kết quả của mô hình không thể được coi là chính xác tuyệt đối cho đến khi chúng được so sánh với các phép đo hệ thống thực tế và phạm vi hợp lệ (xác thực) được xác định.

8. Trong bảo trì dự đoán, bạn phát hiện sự bất thường từ dữ liệu rung động của ổ trục. Kết quả điển hình của việc đặt ngưỡng quá thấp (quá nhạy cảm) là gì?

• A) Không tạo ra bất kỳ báo động nào
• B) Thường xuyên tạo ra các kết quả dương tính giả mà không có sự cố thực tế ✔
• C) Tự động hiệu chỉnh cảm biến
• D) Giảm rung động về mặt vật lý

Giải thích: Ngưỡng rất thấp/nhạy sẽ tạo ra cảnh báo ngay cả khi không có lỗi thực sự; Những kết quả dương tính giả này dẫn đến thời gian ngừng hoạt động và chi phí bảo trì không cần thiết, đồng thời, theo thời gian, khiến người vận hành mất niềm tin vào các cảnh báo. Ngưỡng được đặt để cân bằng các lỗi bị bỏ sót và cảnh báo sai.

9. Bạn phát hiện các vết xước trên bề mặt của bộ phận bằng thị giác máy trên dây chuyền sản xuất. Yếu tố có thể kiểm soát nào ảnh hưởng nhiều nhất đến độ tin cậy của kết quả?

• A) Thương hiệu máy ảnh
• B) Điều kiện ánh sáng nhất quán và được kiểm soát ✔
• C) Số năm kinh nghiệm của người vận hành
• D) Màu vẽ đường kẻ

Mô tả: Trong thị giác máy, độ chiếu sáng là yếu tố quan trọng nhất và có thể kiểm soát được của toàn bộ chuỗi. Ánh sáng không nhất quán hoặc không đủ sẽ đánh lừa ngay cả thuật toán tốt nhất; chiếu sáng được kiểm soát và lặp lại giúp giảm đáng kể việc phân loại sai bằng cách quản lý bóng và phản xạ.

10. Bạn đã có mã viết AI cho một hệ thống yêu cầu chức năng an toàn. Câu nào sau đây là tuyên bố chính xác nhất về trách nhiệm liên quan đến việc sử dụng AI?

• A) AI chịu trách nhiệm về quyết định quan trọng về an toàn, kỹ sư không cần phải phê duyệt
• B) Vì AI là mô hình cập nhật nhất nên đầu ra có thể được đưa vào hiện trường một cách an toàn mà không cần thử nghiệm
• C) Trách nhiệm về an toàn, thử nghiệm và tuân thủ tiêu chuẩn thuộc về kỹ sư và tổ chức ✔
• D) Trách nhiệm hoàn toàn thuộc về nhà cung cấp AI đã viết mã

Mô tả: AI là trợ lý kỹ thuật; tạo ra các bản nháp, khuyến nghị và phân tích, nhưng kỹ sư và tổ chức chịu trách nhiệm cuối cùng về tính bảo mật, thử nghiệm và sự tuân thủ của hệ thống vật lý với các tiêu chuẩn (ví dụ: ISO 13849, IEC 61508). Đầu ra AI không thể được đưa vào hệ thống quan trọng về an toàn nếu không được xác minh.