自動光學檢測方案支援多樣需求

[作者 陳念舜]

即使如今機器視覺技術蓬勃發展，惟若檢視其在製造業應用，仍須提升精度、彈性，以達到智慧減碳製造目標；同時支援次世代產品如半導體、電動車不斷推陳出新，提供量測可追溯性解決方案。

自從10餘年前因工業4.0浪潮引領製造業開始在製程中進行監控、蒐集資訊，以及終端產品全檢趨勢，如何藉智慧製造兼顧彈性、高速高精密，並維持產能及良率能便成關鍵；加上還須符合現今增效減碳趨勢，相關自動化光學檢測整合解決方案便應運而生。

當今年6月三豐儀器（Mitutoyo）舉行在台灣成立35週年展會上，出身工研院背景的勤益科大教授彭達仁，便以「綠色智慧化製造發展趨勢與應用」為主題，回顧他自2015年參與工研院在南投中創園區的專案。當時工業4.0風潮才剛起步不久，工研院便透過最早開放通訊協議的Mitutoyo三次元量測平台，與FANUC工業機器人連網，加工不同特徵的工件；並透過掃描QR-code來取得各自所需的量測程式、數據資料之後，再搭配工研院開發的量測資料庫、品管資料統計軟體，設定不同尺寸的上下限記錄與判別依據。

直到2018年工研院智慧機械科技中心正式進駐台中精機園區，打造4.0智慧製造示範產線之後，雖然當時包括上下料AGV/機器人、CNC加工中心機及控制器，都已達到一定的自製程度，但到了最後一關尺寸檢驗時，仍需有高度可信賴量測設備加以整合，所以在料盤上便採用RFID取代QR code，與三次元量測平台、製造執行系統（MES）整合數據資料，並透過CAD介面規劃量測路徑與程式。

彭達仁指出，尤其是在現今導入綠色製造、彈性製造系統（FMS）的智能自動化製造浪潮下，勢必增加對於線上量測需求，相關供應鏈及SI系統整合商生態系也隨之逐漸完善，並將現今生產線上耗能概分為2大類：Main units，即CNC工具機主軸移除材料的耗能，約占20%~30%；Support units，周邊自動化設備及系統運行過程，則約占耗能70%~80%。

至於可節能的手法，則除了採取變頻馬達、按需求調配供應滑油之外，還包括提高切削效率，也就是在整條FMS生產線上進行機台上/下料作業，盡量省下傳統人工拆裝夾治具、清除纏屑等浪費機台運行的時間，達到「讓機台不等人」目標，只要在關門後專注加工生產，減碳效果比起關閉廠內照明或空調系統更佳，也符合歐洲昂貴人力成本與台灣缺工環境等困境。

因此，隨著加工效率及Ra表面品質越來越高，降低能耗同時也代表著高風險，業者對於自動化硬體與MES連結時的精度要求遞增，必須經由量測儀器在機上或線上加以解決。彭達仁指出：「在綠色工具機製造技術趨勢下，為了降低能耗而提高效率，勢將增加品質變異，必須要透過更密集監控，以保持產品品質穩定；以及複合自動化也將要求維持更高的多製程工件品質穩定性等，都導致從產線到量測室的品質監測需求增加。」

然而，「若在CNC加工機上採用測頭、探針或影像檢測，難免會占用加工時間；線上離機檢測，則恐會影響精度。」彭達仁說，此時便有賴於零點對位快換系統解決，以確保在CNC加工機、三次元量測平台搬運過程中維持精度，並提升機台稼?率，對於體積越大的工件效益越明顯，還可避免碰撞機台。藉此無縫接軌後續加工製程或倉儲設備，讓生產更彈性且有智慧，成為廠內升級機器人自動化系統的前哨站。

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