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工業(yè)4.0離不開智能機(jī)器視覺系統(tǒng)的應(yīng)用

來源:網(wǎng)絡(luò) 2016/8/31 15:58:19

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中玻網(wǎng)】大部分國家制造業(yè)面對人力短缺、產(chǎn)品生命周期縮短、市場要求客制化的挑戰(zhàn),智能制造大行其道,生產(chǎn)線也開始大量導(dǎo)入自動(dòng)化解決方案,也因此帶動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展,工研院智能微系統(tǒng)科技中心主任朱俊勛表示,2015年寶島智能自動(dòng)化整體產(chǎn)值持續(xù)成長至新臺幣1.2兆元;機(jī)器人產(chǎn)值也從2014年新臺幣554億元,增加至2015年的新臺幣584億元,其中又以產(chǎn)業(yè)機(jī)器人為主力。
  
  工業(yè)機(jī)器人因具有耐久、一再重復(fù)、穩(wěn)定、快速等優(yōu)點(diǎn),早已是制造業(yè)引頸期盼的得力助手。但隨著產(chǎn)品制造技術(shù)愈來愈準(zhǔn)確,對工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)化組裝能力,也構(gòu)成相當(dāng)程度的挑戰(zhàn),用于工業(yè)機(jī)器人的智能視覺技術(shù)及相關(guān)應(yīng)用也因此快速升溫。
  
  Markets and Markets及Reportlinker市調(diào)機(jī)構(gòu)均指出,機(jī)器視覺系統(tǒng)與元件市場,從2013年便以8.2%的年復(fù)合成長率(CAGR)成長,到2018年市場規(guī)?赏_(dá)到50億美元;而整體智能影像分析市場產(chǎn)值,至2020年也將攀升至390億美元。
  
  所謂的機(jī)器智能視覺,簡言之,便是透過機(jī)器來取代人眼,進(jìn)而大幅縮短測量時(shí)間與減少人為判斷誤差。機(jī)器智能視覺技術(shù)會(huì)將過去人眼所看到的影響畫面,完整不漏地傳送到控制芯片,較后再透過控制程序進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理,不僅能在短時(shí)間內(nèi)獲得大量信息,亦能達(dá)到自動(dòng)處理之需求。
  
  機(jī)器智能視覺技術(shù)引入產(chǎn)線后,不僅可以提升機(jī)器人的工作量率,更能代替過去以人力作業(yè)為主的品作業(yè)。由于產(chǎn)品檢驗(yàn)過程單調(diào),且冗長的作業(yè)模式容易使操作者出現(xiàn)疲勞、注意力分散等問題,死機(jī)器智能視覺技術(shù)已臻成熟之際,不但可以降低人為疏失的可能,更能提升檢驗(yàn)速度而加快產(chǎn)品制造流程。
  
  機(jī)器智能視覺技術(shù)若再搭配運(yùn)動(dòng)控制、中控設(shè)備與通訊系同,就可構(gòu)成完整的智能機(jī)器人解決方案。以機(jī)械手臂結(jié)合智能視覺為例,機(jī)械手臂可透過智能視覺所分析的重要信息,判斷各種不同形狀的物件姿態(tài),并自動(dòng)以正確的角度,抓取正在輸送帶上移動(dòng)的料件,進(jìn)而完成自動(dòng)化入料加工動(dòng)作,不但能配合自動(dòng)化機(jī)械高速生產(chǎn)作業(yè),降低生產(chǎn)成本,同時(shí),利用計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)分析還能提供測試信息及管理記錄,提高校正、診斷的功能。
  
  如達(dá)明機(jī)器人公司開發(fā)的TM5機(jī)器人為例,透過智能視覺技術(shù),可以直接用手拉導(dǎo)引機(jī)器手臂的位置,從A點(diǎn)到B點(diǎn)僅需3分鐘就可以設(shè)定完成,就算操作人員沒有經(jīng)驗(yàn),也只需要半天就可熟練操作,而且透過手機(jī)或平板計(jì)算機(jī)就可以編寫程序操控,不需要再找系統(tǒng)集成商設(shè)定,不僅可以降低在產(chǎn)在線設(shè)定的成本,即使產(chǎn)在線的進(jìn)料位置有所改變,也不用另外訂做制具確定進(jìn)料的位置,搭配產(chǎn)品的條形碼(barcode),還可讀取與搜集各種信息,再連結(jié)至云端,作為產(chǎn)品生命管控(PLM)的一環(huán)。
  
  工研院日前也發(fā)表“3D智能視覺感測技術(shù)”,此項(xiàng)技術(shù)在任意空間環(huán)境下,可快速辨識場域內(nèi)各項(xiàng)3D的復(fù)雜樣貌,包括物件的顏色、形狀、質(zhì)地和空間高層度位置,并可做到實(shí)時(shí)掃描立體場景以及辨識物件姿態(tài),其“自動(dòng)化3D空間校正”功能可快速計(jì)算出高層度攝影機(jī)與手臂的距離落差,進(jìn)而調(diào)校距離落差,讓機(jī)械手臂“手、眼”更協(xié)調(diào),也可快速辨識工作場域各項(xiàng)座標(biāo),讓機(jī)械手臂在短短幾分鐘內(nèi)“熟悉環(huán)境”完成產(chǎn)在線的定位架設(shè),不必像傳統(tǒng)機(jī)械手臂裝設(shè)動(dòng)輒需要調(diào)校數(shù)小時(shí)。
  
  工研院指出,“3D智能視覺感測技術(shù)”用于嚴(yán)苛的工廠環(huán)境,如金屬加工、工具機(jī)、3C檢驗(yàn),可解決傳統(tǒng)機(jī)械手臂無法靈活判斷高層度距離及取放不規(guī)則物件的問題。舉例來說,過去的機(jī)械手臂只能夾取“排排站好的零件”,如果是一大堆不規(guī)則形狀的東西放在盒子里時(shí)就無法使用機(jī)械手臂夾取,而必須改由人工輔助的方式進(jìn)行。不過現(xiàn)在透過“3D視覺智能辨識自動(dòng)取放整列系統(tǒng)”,機(jī)械手臂就能自動(dòng)針對零件區(qū)做立體掃描,并判斷該使用何種角度才能正確夾起零件,大幅降低傳統(tǒng)機(jī)械手臂所需要的輔助人力。
  
  工研院的“3D智能視覺感測技術(shù)”也可應(yīng)用于“精微鎖附技術(shù)平臺”上。這是針對需要大量鎖附工序的機(jī)車組裝廠,用來解決人工鎖附常見的扭力不均所造成的機(jī)件質(zhì)量不良問題。在產(chǎn)在線,以六軸機(jī)器人利用3D視覺智能辨識技術(shù)強(qiáng)化辨識產(chǎn)在線金屬螺牙的影像邊緣特征,以大幅提升辨識螺帽與螺絲各角度的準(zhǔn)確性,讓組裝手臂將螺帽與螺絲作準(zhǔn)確的正交嵌合,并以相同的鎖附姿態(tài),確保鎖附扭力正確且平均地施加于螺帽,讓螺帽鎖緊。
  
  包括半導(dǎo)體、液晶面板或光通訊產(chǎn)業(yè),以及食品加工/包裝業(yè)、紡織皮革工業(yè)、金屬鋼鐵業(yè)、汽車工業(yè)、建筑材料等,都是機(jī)器智能視覺機(jī)器人未來的主力市場。
  
  特別是Wafer矽晶圓、IC與被動(dòng)元件、PCB電路板、LCD液晶面板、BGA錫球陣列、太陽能光電轉(zhuǎn)換元件,因?yàn)橐呀?jīng)被要求做到高標(biāo)準(zhǔn)的全檢,若能將機(jī)器智能視覺機(jī)器人部署于生產(chǎn)線的節(jié)點(diǎn)中間,以非接觸式方式檢查半成品與成品,并藉由影像處理技術(shù)來檢出異物或圖案異常等瑕疵,進(jìn)行必要的篩選,不僅不影響產(chǎn)能,還能提高整體生產(chǎn)效率,成為制造業(yè)邁向智能制造不可或缺的投入資金。

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