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나이브 베이즈 분류기를 적용한 외관검사공정 개발
Development of Visual Inspection Process Adapting Naive Bayes Classifiers 원문보기

한국가스학회지 = Journal of the Korean institute of gas, v.19 no.2, 2015년, pp.45 - 53  

유선중 (동양미래대학교 기계공학과)

초록
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외관검사공정의 성능을 개선하기 위하여 기존의 자동외관검사장비 및 인간검사원에 추가하여 새로이 나이브 베이즈 분류기를 이용한 공정 구성을 개발하였다. 나이브 베이즈 분류기를 공정에 적용함으로써 불량의 유출 및 인간검사원의 작업량을 동시에 개선할 수 있다. 이때 분류기의 판정기준으로 기존의 MAP 방법 대신 AMPB 방법을 제안하여 적용하였다. 카메라모듈 용 필터 제품을 이용한 실험 결과 유출율 1.14%, 인간검사원 작업량 비율 75.5% 수준에서 공정을 구성하는 것이 가능함을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과는 검사 장비 및 인간이 협업을 하여 수행하는 타 공정 - 가스 누출 탐지 - 등에도 적용될 수 있다는 것에 넓은 범위에서의 의의가 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In order to improve the performance of the visual inspection process, in addition to existing automatic visual inspection machine and human inspectors have developed a new process configuration using a Naive Bayes classifier. By applying the classifier, defect leakage and human inspector's work amou...

주제어

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 이렇게 될 경우 실재 불량의 유출 우려가 증가 하게 된다. 따라서 본 연구에 서는 일반적인 MAP 판정 방법 대신 새로이 AMPB 판정 방법을 도입하고자 한다. 본 연구에서는 우선적으로 ε의 값을 0.
  • 따라서 본 연구에서는 MAP 판정 방법 대신 좀더 엄격한 불량 판정 방법을 아래와 같이 새로이 제시하여 사용 하고자 한다.
  • 이하 본문에서는 나이브 베이즈 분류기가 적용된 외관검사공정의 구성을 세부적으로 제안한 후 이를 구현하기 위한 알고리즘 및 AMPB로 명명하는 새로운 판정 기준에 대해서 설명한다. 또한 카메라모듈용 필터 제품의 실제 외관불량 검사 데이터를 활용 하여 실험을 실시함으로써 분류기의 성능을 검증 및 분석하고자 한다.
  • 본 논문에서는 외관검사공정의 성능 지표인 유출율 및 인간검사원 작업량 비율을 동시에 개선하기 위하여, 기존의 자동외관검장비 및 인간검사원 만의 공정 구성을 변경하여 새로이 나이브 베이즈 분류기를 추가하는 방법에 대해서 연구하였다.
  • 본 연구는 나이브 베이즈 분류기를 적용하여 외관검사공정의 주요 성능 지표를 개선할 수 있음을 이론 및 실험적으로 제시한 것에 의의가 있다. 향후 연구로서 자동외관검사장비의 특징변수를 추가함으로써 공정의 성능 지표를 추가적으로 향상시키는 것도 가능하다고 판단된다.
  • 본 연구에서는 fig. 1의 기존 외관검사공정 구성에 fig. 2와 같이 나이브 베이즈 분류기를 추가로 도입함으로써 유출을 최소화 하면서도 인간검사원의 작업량을 동시에 감소시킬 수 있는 방법을 개발하고자 한다.
  • 특히 최근에는 인터넷 환경에 기반을 둔 스팸메일 필터링, 문서 자동 분류, 자동 의료 진단 등에 적용되어 그 효과가 입증되고 있다[2]. 본 연구에서는 외관검사공정에 이를 적용하여 그 효과를 분석코자 한다.
  • 본 연구에서는 우선적으로 ε의 값을 0.01%로 하는 AMPB 방법에 대해서 실험 결과를 고찰을 하기로 한다.
  • 이와 같은 문제점을 개선하기 위하여 본 연구에서는 기존의 자동외관검사장비 및 인간검사원의 2 단계로 구성되어 운영되던 외관검사공정을 나이브 베이즈 분류기를 새로이 추가하여 3단계로 구성할 것을 제안하고자 한다. 1단계에서 자동외관검사장 비로 불량으로 의심되는 위치를 검출해 내고 2단계에서 나이브 베이즈 분류기(Naive Bayes classifier)로 다시 한 번 양불을 분류한 후 3단계에서 인간검사원이 최종 판정하게 하는 방법이다.
  • 이하 본문에서는 나이브 베이즈 분류기가 적용된 외관검사공정의 구성을 세부적으로 제안한 후 이를 구현하기 위한 알고리즘 및 AMPB로 명명하는 새로운 판정 기준에 대해서 설명한다. 또한 카메라모듈용 필터 제품의 실제 외관불량 검사 데이터를 활용 하여 실험을 실시함으로써 분류기의 성능을 검증 및 분석하고자 한다.

가설 설정

  • - 유출율과 인간검사원 작업량 비율의 변화 경향은 서로 반대이다. 따라서 외관검사공정을 구성할 때 전체 공정의 요구조건에 따라 유출율 및 작업량 비율의 적절한 조합을 선택하여야 한다.
  • 식(6) 및 (7)에서 우변의 값을 계산하기 위해서는 특징변수의 각 세부 요소에 대한 분포를 가정할 필요가 있다. 본 연구에서 사용하는 특징변수는 모두 연속 변수(continuous variable)임을 감안하여 정규 분포(normal distribution)로 가정한다. 이 경우 우변은 식(8)과 같이 계산되어 질 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
나이브 베이즈 분류기를 외관검사공정에 추가하여 어떤 효과를 얻을 수 있을 것이라 기대하는가? 나이브 베이즈 분류기는 확률적 분류기의 일종으로서 데이터베이스에 누적되어 있는 인간검사원의 과거의 양불 판정 경험을 외관검사공정에서 활용할 수 있도록 해준다. 그 결과로 전체 불량의 유출 및 인간검사원의 작업량 감소라는 목적을 동시에 만족 시킬 수 있을 것으로 기대한다.
전자부품의 외관불량은 왜 문제인가? 반도체, 평판디스플레이, 태양전지 등 최첨단 전자부품 생산 공정의 최종 단계에서는 생산된 제품의 표면에 존재하는 오염, 변색, 상처, 이물 등 소위 외관불량(visual defects)을 검출하는 것이 반드시 필요하다. 외관불량은 전자부품의 전기적인 특성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 패키징 공정과 같은 다른 전자부품과의 결합 과정에서 신뢰성의 문제를 발생시킬 수 있다.
자동외관검사장비 사용의 문제점은? 그런데 자동외관검사장비를 사용함에 있어, 검사 기준이 되는 인간의 시각 관찰 및 인지적 판단을 하드웨어 및 소프트웨어적으로 동일하게 구현할 수가 없기 때문에 불가피하게 불량의 유출이라는 문제가 발생하게 된다. 즉 양품으로 분류를 했지만 실제로는 불량인 경우가 발생하는 것이다.
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참고문헌 (5)

  1. K. W. Ko, Y. J. Lee, B.-W. Choi and J.-H. Kim," Development of Automatic Visual Inspection for the Defect of Compact Camera Module," ICCAS2005, 2414-2417, (2005) 

  2. Zhang, Harry., "The Optimality of Naive Bayes," FLAIRS2004 conference 

  3. Russell, S., Norvig, P., Artificial Intelligence: A Modern Approach, 2nd ed., Prentice Hall. (2003) 

  4. Stehman, Stephen V., "Selecting and interpreting measures of thematic classification accuracy", Remote Sensing of Environment, 62(1), 77-89, (1997) 

  5. David M. Eagleman, "Visual illusion and neurobiology", Nature, 2, 920-926. (2001) 

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