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Investigations on Explainable Artificial Intelligence methods for the deep learning classification of fibre layup defect in the automated composite manufacturing

Meister, Sebastian und Wermes, Mahdieu A. M. und Stüve, Jan und Groves, Roger M. (2021) Investigations on Explainable Artificial Intelligence methods for the deep learning classification of fibre layup defect in the automated composite manufacturing. Composites Part B Engineering. Elsevier. doi: 10.1016/j.compositesb.2021.109160. ISSN 1359-8368.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Kurzfassung

Automated fibre layup techniques are widely used in the aviation sector for the efficient production of composite components. However, the required manual inspection can take up to 50 % of the manufacturing time. The automated classification of fibre layup defects with Neural Networks potentially increases the inspection efficiency. However, the machine decision-making processes of such classifiers are difficult to verify. Hence, we present an approach for analysing the classification procedure of fibre layup defects. Therefore, we comprehensively evaluate 20 Explainable Artificial Intelligence methods from the literature. Accordingly, the techniques Smoothed Integrated Gradients, Guided Gradient Class Activation Mapping and DeepSHAP are applied to a Convolutional Neural Network classifier. These methods analyse the neural activations and robustness of a classifier for an unknown and manipulated input data. Our investigations show that especially Smoothed Integrated Gradients and DeepSHAP are well suited for the visualisation of such classifications. Additionally, maximum-sensitivity and infidelity calculations confirm this behaviour. In future, customers and developers could apply the presented methods for the certification of their inspection systems.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/143297/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Investigations on Explainable Artificial Intelligence methods for the deep learning classification of fibre layup defect in the automated composite manufacturing
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Meister, SebastianSebastian.Meister (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8193-1143NICHT SPEZIFIZIERT
Wermes, Mahdieu A. M.Mahdieu.Wermes (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stüve, JanJ.Stueve (at) tudelft.nlhttps://orcid.org/0000-0003-1483-2476NICHT SPEZIFIZIERT
Groves, Roger M.R.M.Groves (at) tudelft.nlhttps://orcid.org/0000-0001-9169-9256NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:22 Juli 2021
Erschienen in:Composites Part B Engineering
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.compositesb.2021.109160
Verlag:Elsevier
ISSN:1359-8368
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Defects Non-destructive testing Process monitoring Automation
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HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Komponenten und Systeme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CS - Komponenten und Systeme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Produktionstechnologien
Standort: Stade
Institute & Einrichtungen:Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik > Verbundprozesstechnologien
Hinterlegt von: Meister, Dr. Sebastian
Hinterlegt am:09 Aug 2021 10:48
Letzte Änderung:16 Sep 2021 09:56

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