基于机器学习的SMT质量分析方法设计

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2021年,中国电子信息制造业实现营业收入141285亿元,实现利润总额8283亿元,利润率为5.86%,其中由于质量缺陷造成的低利润率、生产成本浪费尤为严重,因此提高质量、降低生产成本变得愈发迫切。表面贴装技术(Surface Mount Technology,SMT)目前广泛应用于电子信息制造行业,通过从SMT工艺数据中挖掘有价值的信息,来提高对于SMT质量缺陷的成因、质量级别、缺陷种类的分析能力是提高生产质量开拓新的有效技术手段。本文主要研究内容如下:(1)针对SOM算法与WOA算法的不足,提出了对WOA算法引入收缩因子与改进螺旋式位置更新公式来提高WOA算法收敛过程中的局部多样性的方案,提出结合SOM算法与改进的WOA算法为新型组合聚类算法。(2)针对SMT质量缺陷级别的识别问题,提出新型LSTM组合模型,通过改造LSTM网络的结构提出LSTM-XGboost组合算法以提高神经网络组合预测算法的运行效率与精确度,并在基于误差的组合策略的基础上提出Light GBM-LSTM-XGBoost组合预测模型及误差相关性解耦策略。(3)针对SMT质量缺陷类型识别问题,提出了基于组合卷积神经网络结合注意力机制的组合模型。采用变分自编码器(VAE)对不平衡的质量缺陷样本进行数据增强,再使用样本训练模型,实现通过输入SMT工艺参数识别质量缺陷类型。最后设计了SMT质量分析人机交互界面,实现通过浏览器网页录入SMT工艺参数进行质量等级与缺陷类型识别。基于以上研究内容,完成了SMT质量分析框架的构建,并对本文提出的模型进行了结果分析与性能对比,验证了模型的有效性与优点,从而实现了使用机器学习技术对SMT质量缺陷的成因、质量级别及缺陷种类的分析识别。
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