“一個國產(chǎn)儀器數(shù)字信號處理板AT-DSP2200（將被動更改為PCO-4452），其音頻數(shù)據(jù)采樣于一個壓電敏感儀器，在測試過程中，這個壓電敏感儀器被擠壓于音響組件機(jī)箱中。”

任務(wù)：

為全面在線汽車音響測試，開發(fā)一個高精準(zhǔn)度、有效的音頻質(zhì)量控制系統(tǒng)。

解決方案：

通過使用數(shù)據(jù)采集板和Kohonen神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析技術(shù)建立一個基于LabVIEW自動測試系統(tǒng)。飛利浦APM公司在好幾個國家生產(chǎn)汽車音響系統(tǒng)的組件。最大的汽車和消費(fèi)電子產(chǎn)品制造商都是飛利浦的客戶。

作者：

Peter Wischnewski-MIT數(shù)據(jù)分析部  智能技術(shù)有限公司管理層

介紹：

飛利浦APM公司在好幾個國家生產(chǎn)汽車音響系統(tǒng)配件。最大的汽車和消費(fèi)電子產(chǎn)品制造商都是飛利浦的客戶。這些制造商不管諸如磁帶機(jī)或CD驅(qū)動這樣的配件是在何處組裝，他們只要求交付的組件滿足他們的高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。最終的用戶希望在他們的車?yán)锫牭礁弑Ｕ媪Ⅲw聲音樂，不會聽到因?yàn)榇艓C(jī)里齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生干擾噪音。為了滿足這些客戶的期望，并且維護(hù)這些汽車承包商他們自己在市場競爭中的地位，德國飛利浦要求獲得在麻省理工學(xué)院（MIT）質(zhì)量控制專家的幫助，MIT答應(yīng)通過使用數(shù)據(jù)采集和LabVIEW設(shè)計(jì)一個自動測試系統(tǒng)。

飛利浦公司發(fā)現(xiàn)，汽車音響組件的最終音頻測試質(zhì)量依賴于特殊變化過程中個別人工執(zhí)行的測試。此外，可接受的產(chǎn)品質(zhì)量因電廠而異。他們的目的是取代依賴人類通過自動化在線質(zhì)量控制系統(tǒng)的聽覺測試。系統(tǒng)的目標(biāo)是使世界各地的測試標(biāo)準(zhǔn)化，消除依賴人工的聽覺，并避免背景噪聲電平的變化引起的不確定性。該系統(tǒng)的任務(wù)是高精準(zhǔn)地監(jiān)控百分百的組裝產(chǎn)品。更重要的是因?yàn)檫@是一個在線系統(tǒng)，所以它可以定位生產(chǎn)線上的缺陷，進(jìn)而對其進(jìn)行迅速修復(fù)。

系統(tǒng)設(shè)定

麻省理工學(xué)院（MIT）在運(yùn)行windows3.11的奔騰100MHZ PC上設(shè)置了這個系統(tǒng)，一個國產(chǎn)儀器數(shù)字信號處理板AT-DSP2200（將被動更改為PCO-4452），其音頻數(shù)據(jù)采樣于一個壓電敏感儀器，在測試過程中，這個壓電敏感儀器被擠壓于音響組件機(jī)箱中。應(yīng)用于正常和（自動）反向操作模式，收集到的數(shù)據(jù)大約4秒，8Khz的采樣率。除了線性測試計(jì)算指令以外，這個數(shù)字信號處理板為準(zhǔn)備實(shí)時(shí)分類而進(jìn)行數(shù)據(jù)處理?；贚abVIEW的分析軟件的核心是發(fā)現(xiàn)于麻省理工學(xué)院數(shù)據(jù)引擎V.I工具箱的Kohonen神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將著手這一任務(wù)

像往常一樣，在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，我們將定期改進(jìn)或者輕微修復(fù)汽車音響組件。產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的如此變化使音頻頻率分析更加復(fù)雜化，這是由于發(fā)現(xiàn)于略有不同的磁帶機(jī)底盤的震動信號的頻率特性不同。質(zhì)量控制系統(tǒng)使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)解這樣的頻率轉(zhuǎn)化，因?yàn)檫@樣的轉(zhuǎn)變普遍而抽象。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也幫助尋找相關(guān)的頻率元件。如果數(shù)據(jù)中隱藏著相關(guān)信息，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將會發(fā)現(xiàn)它，不管它參與的信號是的音頻的，震動的還是成像數(shù)據(jù)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)比其他計(jì)算方式更少受到噪聲的影響。同樣他們在處理復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)更節(jié)省時(shí)間，因?yàn)闆]有數(shù)學(xué)模型需要推導(dǎo)。在網(wǎng)絡(luò)“訓(xùn)練”過程中，人類音頻感知閾值和主觀個人可接受噪音排放都可加以考慮。通過“訓(xùn)練”，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以分類這些以前沒有在網(wǎng)絡(luò)中呈現(xiàn)過的信號模式。

盡管麻省理工學(xué)院（MIT）已經(jīng)安裝了一些基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量控制盒模型認(rèn)知系統(tǒng)，但是這個項(xiàng)目的特殊任務(wù)就是在指定的小預(yù)算和短時(shí)間限制內(nèi)，完成所有的復(fù)雜系統(tǒng)任務(wù)。除了所需的高水平分類性能之外，這個先進(jìn)系統(tǒng)的工作周期把分類時(shí)間減少到少于1秒。對于關(guān)鍵的特性抽取這一步，數(shù)據(jù)分析了時(shí)間，頻率和復(fù)賽譜閾值。倒頻譜完全構(gòu)建于包含于LabVIEW先進(jìn)分析庫的虛擬儀器（VIs）。這個特性抽取必須盡可能完整地描述音響組件中的音頻性質(zhì)。Kohonen網(wǎng)絡(luò)通過250個已分類的組件信號模式所模擬訓(xùn)練，并通過另外250個組件進(jìn)行測試。被訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)被稱為分類器，即將用于在線質(zhì)量控制系統(tǒng)。飛利浦聲學(xué)專家為汽車零部件建立了五個級別，一個是用于好的配件，另外四個用于有缺陷的測量分析系統(tǒng)。這些級別的名字與磁帶機(jī)的特定部分直接相關(guān)。在這個包含分類結(jié)果的信息里，飛利浦工程師有能力立即調(diào)整有缺陷的生產(chǎn)項(xiàng)目，并且減少失敗的成本。

結(jié)論

這一系統(tǒng)最先應(yīng)用于德國和匈牙利，1998年在墨西哥安裝使用。這個系統(tǒng)與數(shù)據(jù)引擎V.I的合作已達(dá)到測試測量分析系統(tǒng)（MSA）標(biāo)準(zhǔn)水平，麻省理工學(xué)院（MIT）為這一事實(shí)感到自豪。測試測量分析系統(tǒng)（MSA）根據(jù)QS-9000提供了一種標(biāo)準(zhǔn)方法來分析測量系統(tǒng)。來源于數(shù)據(jù)引擎V.I工具箱的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以成為汽車配件測試測量分析所認(rèn)可的系統(tǒng)。

無論所需成本和系統(tǒng)復(fù)雜性阻止測試條件下配件的聽覺行為的數(shù)學(xué)模擬，在任何時(shí)候，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是質(zhì)量控制任務(wù)最好的解決方案，尤其是對于一些全球性生產(chǎn)基地公司，為了獲得同樣的產(chǎn)品利潤，他們采用質(zhì)量控制系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)檫@一系統(tǒng)更具普遍性和易用性。

這些對質(zhì)量控制系統(tǒng)的計(jì)算法極大地降低了系統(tǒng)成本，即使是在質(zhì)量水準(zhǔn)與人類聽覺相關(guān)的領(lǐng)域。