「滑板+EdgeBoard 竟能搭出AI质检流水线？」“软件杯”全国一等奖团队参赛心得...

“中国软件杯”大学生软件设计大赛由工信部、教育部及江苏省人民政府主办，为全国普通高校学科竞赛榜单中的重要赛事之一，旨在探索具有中国特色的软件人才产教融合培养路径，培养满足产业发展需求的特色化软件人才。

“B2-有限边缘算力下的电路板故障检测”是第十届“中国软件杯”百度飞桨支持的两个赛道之一，该赛道面向高职院校师生。

在本届赛事中，长春工业大学的“工大智联”团队，获得了高职组赛道全国一等奖的好成绩，以下是团队的参赛历程与心得：

软件杯百度赛道参赛缘起：

立足自身专业，

解决行业实际问题

“工大智联”队的杨小龙 张诒超 许彬（从左至右）

第十届“中国软件杯”已经接近尾声，“工大智联”队获得了全国一等奖，我们深感荣幸，没有辜负老师的指导和自己的努力，同时也很感谢软件杯组委会和百度公司提供的这次机会。

刚开始了解“软件杯”这个比赛是大一的时候听学长学姐说的，那时候对这个比赛就心向往之。今年，我们团队三人组成工大智联报名“软件杯”，达成所愿。在选题的时候，我们想到长春是中国的工业城市，我们又就读于工业大学，所以就选择了“有限边缘算力下的电路板故障检测”这一赛题。通过AI技术进行缺陷检测，不仅解放了人员需求，降低了生产成本，还对电子领域的发展具有现实的较高经济价值，能够解决制造业的显示问题和产业需求。

在报名完成后，我们对这道题展开激烈的讨论。最初，我们团队在数据集的选择上选用了组委会提供的标准数据集，另外通过爬虫等方式扩充了数据集，并对新数据集进行人工标注，使得模型精度进一步提高。

我们通过多种神经网络的对比研究，选定了PaddleDetection中快速简单，背景误检率低，通用性强速度和精度最均衡，重点解决小物体检测问题的YOLO_V3神经网络。

基于PaddleDetection的YOLO_V3

在训练的得到一个极佳的模型之后，我们开始尝试对我们的作品进行软硬件的工程化拓展，在实现的过程中，上位机控制系统与底层硬件设备的连接困扰了我们许久，最终问题得以解决，则依赖于以下三大要素：

三大要素之AI部署：

基于百度EdgeBoard

的AI解决方案

EdgeBoard开发板

EdgeBoard开发板作为百度官方开发的基于赛灵思芯片的FPGA嵌入式AI解决方案，EdgeBoard开发板具有很强的兼容性，是我们的拓展功能得以实现的重要基础。

三大要素之软硬件间通信：

SSH协议与FTP协议

FTP 工作模型

SSH协议可以有效防止远程管理过程中的信息泄露问题，我们通过口令验证与指令控制EdgeBoard，实现上位机与EdgeBoard的文件传输，并基于FTP协议，管理EdgeBoard上的文件。

团队设计的电路板缺陷检测软件

三大要素之真实流水线搭建：

迭代3代，制作出

最小可行性产品

在训练出Map高达95%的模型后，我们着手搭建电路板缺陷检测的软硬一体环境。我们的硬件设备一共更新了三代。

第一代作品：用网线+椅子模拟传送带

第一代产品属于尝试，有些简陋，我们就地取材，拿实验室有的东西搭建的。网线+椅子模拟传送带，木棍支撑工业摄像头进行图像获取，将电路板打印到A4纸上，识别结果并不理想，因为A4纸上的电路板模糊不清，很难被识别出来，再加之人力拖拽存在很多不确定性，第一代产品以失败告终，我们又紧锣密鼓的研究第二代产品的搭建。

第二代作品：用滑板模拟传送带

第二代产品确实比第一代有显著提升，我们向同学借了滑板替代了之前的网线+椅子，摄像头支架还在路上，所以还是使用木棍支撑，电路板我们并没有想到更好的办法，只是将电路板放大打印，虽然识别率相较于第一代产品有明显的提升，但是并没有达到预期的效果。

第三代作品：搭建传送带分拣系统

第二代产品之后，有一段时间的空滞期，在这个期间，我们整理出能想到的最优解，并且向学校申请了资金，购买硬件设备。第三代搭建了包括传送带，伺服电机，舵机，步进电机，驱动电源， Arduino控制模块的检测和分拣平台，并且PCB打印在相片纸上，清晰度远远高于普通A4纸。第三代产品的实验是在半夜，我们发现周边环境的光源会影响识别精度，我们又为第三代产品加了照明装置。很显然这次是成功的，后续时间我们继续完善该产品，直至总决赛前夕。

决赛前夕紧张调试设备

面对总决赛答辩，我们都很忐忑，不确定自己团队的作品与其他团队的是否有一战之力。结果公布后，我们很激动，全国一等奖证明了我们这四个多月的努力没有付诸东流。整个过程中，我们团队忙得不亦乐乎，包括作品结构的设计与模型的训练到设计说明书的完成。一步步走来，有过辛勤汗水的付出，也有过成就的喜悦，最终在大家的共同努力下，拿到了这个荣誉。我代表我的团队感谢“软件杯”组委会，百度官方给我们提供的这次展现自己的机会。

队长张诒超的获奖证书

长春工业大学的宋涛老师是一等奖团队“工大智联”的指导老师，他也向飞桨发来了参赛感悟：

“软件杯的比赛已经结束，我很荣幸在我指导下我的队伍能在比赛中取得“国家一等奖”优异的成绩。这几个月“PCB缺陷检测与分拣系统”的开发与部署，是从基本功能的实现，到为整个系统添加硬件设备，最后到整个系统的整合与优化，逐步实现的。这个过程是学生们对人工智能模型与硬件的从陌生到熟悉的过程。”

指导老师宋涛的获奖证书

宋涛表示，“作为指导教师，我为我的学生们进行了赛题分析，提出了大体的系统框架，在完成赛题要求的基础上我也鼓励学生们做一些功能的拓展，而学生们也不断在我提供的框架下努力，攻克难点，这个过程可能并不容易，但努力终究会有回报，最终取得了优异的成绩，希望大家再接再厉，不断突破自我，取得更加优异的成绩。”

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