تحلیل و شناسایی ویژگی‌های کلیدی برای طبقه‌بندی عیوب سطحی صفحات فولادی با استفاده از مدل‌های یادگیری ماشین و روش متعادل‌سازی داده‌ها

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی برق و کامپیوتر، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران

2 مهندس کامپیوتر، گروه کامپیوتر، واحد بندرعباس، دانشگاه آزاد اسلامی، بندرعباس، ایران

3 مربی، گروه مهندسی مواد و متالورژی، واحد میناب، دانشگاه آزاد اسلامی، میناب، ایران

doi
10.22034/abmir.2025.23555.1155
چکیده

در این پژوهش چالش‌های اصلی در تشخیص عیوب سطحی صفحات فولادی ازجمله نامتوازن‌بودن داده‌ها، هم‌پوشانی ویژگی‌ها و دشواری در شناسایی ویژگی‌های مؤثر مورد بررسی قرارگرفته است. هدف اصلی پژوهش، شناسایی مؤثرترین ویژگی‌ها در افزایش دقت مدل‌های طبقه‌بندی عیوب نظیر خراش، لکه و برجستگی است. برای این منظور سه مرحله تحلیل انجام شد: مرحله اول و دوم شامل اجرای الگوریتم‌های جنگل تصادفی و تقویت گرادیان حداکثری بر داده خام و مرحله سوم شامل اعمال همین الگوریتم‌ها بر داده‌های متوازن‌شده با روش SMOTE بود. نتایج نشان داد که استفاده از SMOTE دقت مدل تقویت گرادیان حداکثری را از 18/79٪ به 7/91٪ و دقت مدل جنگل تصادفی را از 21/80٪ به 0/91٪ افزایش داده است. نوآوری اصلی این پژوهش در ترکیب روش‌های یادگیری ماشین با متعادل‌سازی داده و تحلیل عددی اهمیت ویژگی‌هاست. همچنین ویژگی‌های مشترکی چون ویژگی‌های مرتبط با ابعاد هندسی، شاخص‌های مکانی و روشنایی به عنوان شاخص‌های پایدار معرفی شدند که می‌توانند مبنای طراحی سامانه‌های هوشمند کنترل کیفیت در صنعت فولاد باشند. تفاوت قابل توجه در فهرست ویژگی‌های مهم بین الگوریتم‌ها و شرایط داده نشان داد که انتخاب ویژگی در این مسئله امری ثابت نبوده و وابسته به روش یادگیری و نحوه آماده‌سازی داده‌ها است. این رویکرد، علاوه بر ارائه بینش علمی عمیق‌تر در حوزه شناسایی عیوب فولاد، می‌تواند به تصمیم‌گیری دقیق‌تر در انتخاب ویژگی‌های کلیدی در کاربردهای صنعتی مشابه کمک کند.