在新能源汽車、工業設備需求爆發的當下，磁瓦作為一種廣泛應用的電機核心磁性元件，其質量直接決定終端產品的可靠性。由于其制造過程的復雜性，容易導致磁瓦產生缺陷，嚴重影響產品的性能，降低產品的質量。然而，傳統磁瓦質檢依賴人工敲擊聽音、目視檢查，有較高的漏檢誤判率，內部暗裂更是 “看不見的巨大隱患”。

如今，西安電子科技大學的“磁聽視界”團隊在第二十屆研電賽中榮獲一等獎，由他們設計的一款融合了兆易創新多條產品線的聲振-視覺雙模態磁瓦缺陷檢測系統解決了這一行業痛點，不僅實現了“內部裂紋+表面缺塊”的同步精準識別，更將檢測效率顯著提升，為磁瓦企業注入智能制造新動能。

磁瓦：多領域核心元件

傳統質檢陷 “效率低、內外缺陷難兼顧” 困局

磁瓦，作為電機中產生恒定磁場的關鍵磁性元件，早已滲透進現代工業的核心領域——從汽車、飛機的動力系統，到空調、電視的核心部件，再到變壓器、新能源汽車及通信設備的關鍵組件，其質量直接決定終端產品的性能與可靠性。隨著 “中國制造 2025” 與 “工業 4.0” 的深度推進，國內磁性材料產業迎來高速發展期：2019-2024年中國磁瓦市場從150億元增長至240億元，預計2025年市場規模達350億，年均復合增長率超過10%。但磁瓦的制造流程極為復雜，需歷經粉碎、混合、壓制、成型、燒結、磨削、清洗等多道工序，壓制成型的力度、燒結的溫度及其他不穩定因素，極易導致磁瓦產生內部暗裂、表面缺塊等缺陷，這些缺陷不僅會削弱磁瓦強度、影響產品性能，嚴重時甚至會引發電機故障與安全事故，因此出廠前的質檢環節至關重要。

然而，當前行業主流的質檢方式仍依賴傳統人工：一方面靠工人目視檢查表面缺塊，另一方面通過敲擊磁瓦 “聽音辨缺陷” 判斷內部裂紋。這種方式不僅效率低下，平均檢測速度不足 20片/分鐘，難以匹配規模化生產需求；更存在顯著的主觀性與不穩定性 —— 高強度檢測易導致工人視覺、聽覺疲勞，漏檢、誤判率飆升，且無法實現檢測數據的數字化追溯，后續質量分析與工藝優化缺乏依據。即便部分企業引入單一機器視覺技術，也只能檢測表面裂紋、崩缺，對小于0.5mm的亞表面微裂紋及內部氣孔等隱蔽缺陷識別能力不足，“內外缺陷難兼顧” 的痛點始終困擾著磁瓦生產企業，進而直接影響至各行各業。

雙模態“黑科技”

既“聽” 得準，又“看”得清

研電賽邊緣AI方案——“聲振-視覺雙模態磁瓦缺陷檢測”系統，通過 “聲振+視覺” 雙模態融合，實現了缺陷檢測“無死角”。

1聲振檢測，“聽”出內部暗裂，精準捕捉“頻率異常”

當磁瓦從傳送帶跌落撞擊激振臺時，系統通過高靈敏度麥克風捕獲聲振信號，經三重核心技術處理：

高通濾波去噪：利用 GD32H759 的濾波器算法加速器（FAC），濾除 10KHz 以下的工廠機械噪聲，保留缺陷特征頻段；

VMD 模態分解：通過變分模態分解，提取反映內部結構的關鍵頻段，放大 “良品 vs 次品” 的聲振差異；

SVM 智能分類：基于 3000 組磁瓦聲振樣本（含 2008 個良品、992 個次品）訓練的支持向量機模型，能精準識別內部暗裂，平均檢測時長僅 83ms，誤檢率低至 3.2%。

即便是肉眼難辨的 0.3mm 微裂紋，也能通過聲振信號的 “頻率異常” 被精準捕捉。

▲聲振信號算法設計

2視覺檢測，“看” 清表面缺塊，輕量化模型實現精準分揀

針對磁瓦表面缺塊、崩邊等缺陷，系統搭載 CMOS 工業相機（OV5640），配合量化優化的 YOLO-FastestV2 模型，實現實時檢測：

模型輕量化：通過兆易創新 GD32 Embedded AI 工具，將原本需要 PC 端運行的 YOLO 模型壓縮為 INT8 精度，直接部署在 GD32H759 MCU 上，無需依賴云端；

小目標精準識別：經 1000 張缺陷樣本訓練（含鏡像、旋轉、加噪數據增強，按 9:1 劃分訓練集與測試集），模型對邊緣小缺塊的識別準確率達 92.5%，檢測時長控制在 300ms 內；

自動標注定位：檢測結果實時在 RGB 觸摸屏（1280×800 分辨率）標注缺陷區域，工人無需湊近查看，一目了然。

雙模態數據最終通過系統融合判斷，哪怕遇到 “內部無裂但表面缺塊”“外觀完好但內部暗裂” 的復雜情況，也能實現精準分揀。

▲磁瓦外部缺陷檢測算法設計

硬核硬件支撐

兆易創新芯片筑牢“低功耗與高可靠”底座

系統的高效運行，離不開兆易創新全產品線的協同支撐。從主控到電源，從電機驅動到存儲芯片，每一顆芯片都為工業場景量身定制：

主控MCU

GD32H759

ArmCortex-M7內核；

600MHz主頻+ 3840KB Flash；

輕松承載雙模態算法，功耗控制更佳。

數據存儲

GD5F1GQ5UE

SPI NAND Flash用于存儲數據，頻率133MHz，容量1Gb；

具有大容量、高速數據傳輸等優勢；

適用方案中LVGL頁面圖片、文字等大數據的存儲與訪問。

電源管理

GD30DC1350SSTR

4.5-25V寬輸入，3A輸出；

采用ACOT控制技術與同步整流結構，轉換效率超90%；

內置過流、過溫保護，為相機、電機提供穩定供電。

電機驅動

GD30DR3000WGTR

6.5-40V寬壓支持，3.2A驅動電流；

ESOP8封裝散熱效率高；

內置死區時間控制、過流/過溫保護，欠壓鎖定（UVLO）和防MOSFET直通等安全保護功能；

確保傳送帶勻速運行，相比同類芯片，性能與成本控制優勢明顯。

低壓穩壓

GD30LD2000NSTR

5V轉3.3V轉換電路以GD30LD2000NSTR芯片為核心；

提供低壓高穩定性的本地電源輸出，為 MCU、傳感器提供潔凈電源，避免電壓波動影響檢測精度。

尤其是 GD32H759 的雙核協同設計：一塊負責聲振信號處理、人機交互，另一塊專注圖像識別、電機控制，通過串口DMA實現數據高速傳輸，確保系統在500ms內完成 “檢測-判斷-分揀” 全流程，以滿足工業生產線的節拍需求。

工業級設計：從車間到云端，全場景適配

本系統不僅具備檢測能力，更能完全貼合磁瓦生產車間現場的復雜環境。

1自動化閉環：從“檢測”到“分揀”無需人工干預

傳送帶采用閉環PID調速，依托霍爾編碼器反饋，實時補償速度誤差，確保磁瓦跌落姿態一致；

檢測完成后，高精度數字舵機自動將良品、次品分入不同料箱，避免人工分揀的二次損傷；

紅外對射傳感器精準觸發檢測流程，無需工人手動操作，實現 “無人值守” 運行。

2人性化交互：看得見、聽得懂、好操作

RGB 電容觸摸屏支持10點觸控，實時顯示磁瓦總數、良品/次品數、聲振頻域圖、缺陷標注圖；

嵌入TTS語音合成模塊，檢測異常時自動播報 “第XX片磁瓦內部暗裂”，工人無需緊盯屏幕；

多級菜單支持傳送帶速度調節、檢測參數配置，工人10分鐘即可上手操作。

3可拓展性：從磁瓦到全工業場景

目前系統已在橫店東磁等頭部企業的生產車間完成批量測試，除磁瓦外，還可適配：

電機定子、變壓器鐵芯等磁性元件的缺陷檢測；

通過參數微調，延伸至陶瓷、玻璃等脆性材料的內部裂紋識別；

支持對接 MES/ERP 系統，檢測數據實時上傳，實現 “質量追溯 - 生產優化” 閉環。

邊緣AI引領質檢新方向

兆易創新筑牢未來工業技術根基

以AI智能檢測取代人工經驗判斷，這套聲振-視覺雙模態磁瓦缺陷檢測系統，不僅精準破解傳統質檢效率低、誤判高、內外缺陷難兼顧的核心痛點，更清晰標定了工業檢測的未來方向——以邊緣側 AI 為技術核心，深度融合多模態感知能力，將“精準、高效、低成本”的質檢效能，切實延伸至每一條工業生產線。

未來，伴隨超輕量化模型迭代、邊緣 AI 技術深化等關鍵技術升級，兆易創新將持續以全棧式核心技術賦能，為行業向“工業4.0”深度邁進筑牢堅實的技術根基。