Fakulta elektrotechniky a informačných technológií Žilinskej univerzity v Žiline (FEIT UNIZA) opäť potvrdila, že patrí medzi popredné pracoviská, kde sa realizuje kvalitný, konkurencieschopný a aplikačne orientovaný výskum. Projekt Agentúry na podporu výskumu a vývoja (APVV), riešený pod vedením prof. Michala Frivaldského, sa zameriaval sa na výskum a vývoj progresívnych inšpekčných systémov pre detekciu porúch vo výrobnom procese výkonových polovodičových hybridných modulov.
Výskum s priamym dopadom na priemysel a ekologickú mobilitu
Projekt sa venoval vysoko aktuálnej problematike výkonových polovodičových modulov, ktoré dnes predstavujú kľúčový stavebný prvok elektrifikácie dopravných systémov, energetiky a moderných priemyselných aplikácií. V kontexte globálnych snáh o dekarbonizáciu, znižovanie emisií skleníkových plynov a prechod k udržateľným technológiám zohrávajú tieto moduly zásadnú úlohu pri zvyšovaní energetickej účinnosti, spoľahlivosti a ekologickosti moderných technických riešení. Spoľahlivosť, životnosť a efektivita výkonových modulov tak majú priamy vplyv nielen na technickú úroveň výsledných systémov, ale aj na dlhodobú udržateľnosť a environmentálnu zodpovednosť elektrifikovanej mobility a energetickej infraštruktúry.
Riešiteľský tím FEIT UNIZA, v úzkej spolupráci so spoločnosťou Semikron-Danfoss, s.r.o, sa preto zameral na elimináciu nepriaznivých javov vznikajúcich počas výroby výkonových elektronických modulov, ktoré môžu negatívne ovplyvňovať ich prevádzkové vlastnosti, životnosť a energetickú účinnosť. Navrhované riešenia boli založené na vývoji progresívnych inšpekčných systémov využívajúcich moderné metódy počítačového videnia a umelej inteligencie, umožňujúcich včasnú a spoľahlivú detekciu výrobných porúch. Na riešení týchto úloh sa významnou mierou podieľali doc. Dušan Koniar, doc. Libor Hargaš a Dr. Peter Klčo, ktorí svojou odbornou expertízou prispeli k návrhu, implementácii a validácii navrhovaných metodík. Navrhovaný prístup priamo prispieva k znižovaniu výrobných strát, minimalizácii odpadu a efektívnejšiemu využívaniu materiálových a energetických zdrojov, čo je v súlade s princípmi zelených a udržateľných technológií.
Obrázok: Ukážka moderných technológií využitých v projekte: umelá inteligencia na automatickú detekciu výrobných chýb a technologické procesy čistenia a ochrany výkonových modulov, ktoré prispievajú k vyššej kvalite, spoľahlivosti a dlhšej životnosti elektronických zariadení.
Umelá inteligencia v službách kvality výroby
Jedným z hlavných výsledkov projektu bol vývoj prototypového zariadenia na automatickú vizuálnu inšpekciu výkonových elektronických modulov, založeného na metódach počítačového videnia a umelej inteligencie. V záverečnej fáze projektu bol úspešne nasadený model neurónovej siete YOLOv8, určený na presnú detekciu a lokalizáciu defektov, ako sú prskance a nedokonalosti spájkovania.
Súčasťou riešenia bol aj vývoj vlastného softvéru na prípravu a spracovanie dát pre trénovanie neurónových sietí, ako aj výskum ochranných polymérnych povlakov s vysokou dielektrickou pevnosťou, ktoré zvyšujú odolnosť modulov voči zistiteľným defektom.
Konkrétne prínosy pre výrobu a prax
Výsledky projektu majú výrazný a priamy dopad na priemyselnú prax. V rámci riešenia bol vyvinutý plne funkčný prototyp inšpekčného zariadenia, ktorý je priamo nasaditeľný do výrobného procesu. Implementované riešenia viedli k zvýšeniu presnosti detekcie výrobných defektov, skráteniu času výroby, zníženiu výrobných nákladov a celkovému zvýšeniu kvality produkcie. Súčasťou projektu bolo aj zavedenie poloprevádzkovej výrobnej linky, vývoj viacerých softvérových a modelových nástrojov a registrácia úžitkového vzoru v rámci Slovenskej republiky, čo potvrdzuje úspešný technologický transfer dosiahnutých výskumných výsledkov z akademického prostredia do priemyselnej praxe.
Silný vedecký aj vzdelávací rozmer
Okrem významných aplikačných výstupov priniesol projekt aj výrazné vedecké výsledky. Počas jeho riešenia bolo publikovaných osem článkov v zahraničných karentovaných vedeckých časopisoch a trinásť prác v recenzovaných časopisoch a konferenčných zborníkoch, pričom viaceré z týchto publikácií sú evidované v databázach Web of Science a Scopus. Dosiahnuté výsledky zaznamenali ohlas vo forme ôsmich SCI citácií a priamo prispeli k úspešnému obhájeniu troch dizertačných prác. Na základe dosiahnutých výsledkov boli zároveň iniciované štyri nové grantové projekty na národnej aj medzinárodnej úrovni, čo potvrdzuje dlhodobý rozvoj a udržateľnosť riešenej výskumnej témy.
FEIT UNIZA – miesto, kde sa rodí kvalitná veda
Vynikajúce hodnotenie projektu APVV je jasným dôkazom, že FEIT UNIZA je miestom na Slovensku, ktoré má potenciál realizovať špičkový aplikovaný výskum – výskum, ktorý spája moderné technológie, umelú inteligenciu, priemyselné potreby a výchovu novej generácie výskumníkov.
Takéto projekty potvrdzujú, že naša fakulta je spoľahlivým partnerom pre priemysel, grantové agentúry ako aj širšiu medzinárodnú vedeckú komunitu – a že kvalitná veda a výskum majú na FEIT UNIZA kontinuálnu podporu a pevné miesto.
Daniel Benedikovič
Prodekan pre vedu, výskum a medzinárodné vzťahy
FEIT UNIZA