讓機器人抓瑕疵 智能製造不可或缺的光學檢測

高科大王敬文教授團隊透過法人鏈結 助鋼鍍、護目鏡完美品管

全球生產製造進入工業4.0成熟階段,過去靠人工目測的品管漸漸被光學機器人取代,據The Insight Partners研究報告指出,機器視覺系統零組件、系統整合等產值,從2015年的75億美元,到2025年可望成長至144.8億美元。

雖然機器視覺檢測系統應用廣泛,但由於各類產品生產流程差異大,機器視覺需克服產品材質、工廠受光環境、雜訊等因素,以針對各產線設計出專屬的檢測演算技術與資料庫。

高雄應用科技大學光電所特聘教授王敬文多年來致力於光學檢測研究,帶領團隊開發各種應用。圖/科技部提供

國立高雄科技大學光電所特聘教授王敬文老師長期致力於光學檢測研究,其團隊也陸續開發出應用在各產業影像檢測演算法,包含玻璃氣泡瑕疵檢測、雪鏡瑕疵檢測、精密沖壓件瑕疵檢測、多層次烤漆鋼板檢測、擴散板瑕疵檢測、LCD光學膜類瑕疵檢測、車用照後鏡曲率檢測、車用照後鏡瑕疵檢測,以及光學眼鏡鏡片瑕疵檢測技術等。

取代人工品管 確保滑雪護目鏡99%無瑕疵

產線上安裝光學檢測系統取代人工,為了要讓判讀準確率高,除了需要高端光學檢測核心演算,還需串接智能感測、自適應光線補償技術、圖訊識別檢出等智慧化循環程序,確保系統完整性。

看好王敬文老師的光學檢測演算技術在產業應用前景,科技部「運用法人鏈結產學合作計畫」,透過法人資策會協助王敬文老師團隊的多層次烤漆鋼板檢測、雪鏡瑕疵檢測商品化加值,成功導入鋼鐵鍍膜品質檢測與滑雪護目鏡生產品質檢測。

「覆膜鋼板金屬加工智能檢知系統」解決不銹鋼鍍膜過程中瑕疵檢測困難問題。圖/資策會提供

資策會表示,在鍍膜流程中為捲鋼鍍上一層膜,一旦鍍膜生產線機台啟動就停不下來,運用人工目測抓出瑕疵並不容易,鋼鍍業者只能以標記方式告知客戶瑕疵段,並扣掉該段貨款。然而,大部分時候,人工目測往往有漏網之魚,還讓員工長期遭受光線反射和長期疲勞的風險。過去人工目測,鋼鍍業者只能請客戶在使用時回報,以便扣除貨款。王敬文老師團隊的「多層次烤漆鋼板檢測」技術在2016年,經過資策會加值商品化後開發出「覆膜鋼板金屬加工智能檢知系統」,該系統實際導入鋼鐵鍍膜廠,解決不銹鋼鍍膜過程中瑕疵檢測困難問題,而該鋼鐵鍍膜廠也因「覆膜鋼板金屬加工智能檢知系統」導入隔年2017年即獲得經濟部第20屆小巨人獎-外銷績優獎項肯定。

2018年,王敬文老師團隊以「雪鏡瑕疵檢測演算技術」與資策會再次合作進行商品化加值,這次再與運動品牌製造商合作,共同研發出具環境感知、自主檢測、安全人機及自主決策能力的「滑雪運動專業護目鏡智能光電檢知系統」。資策會分析,滑雪運動愛好者,護目鏡為絕對不可少的重要配件,尤其,針對專業滑雪運動員,護目鏡品質不可馬忽,也是各運動大廠對生產製造商絕對的要求。然而,在光滑的透明鏡片中,為確保鏡片表面光滑無泡,生產製造商過去唯一能做的是仰賴員工目視檢測。

AI智能檢測成趨勢 王敬文團隊演算法獲肯定

鏡片瑕疵檢測過去一直以人眼辨識,對生產人員不僅傷眼,對鏡片上有汽泡或裂㾗也不易辨識,影響成品良率。「滑雪運動專業護目鏡智能光電檢知系統」克服長久以來仰賴人工目檢之做法,創新研發完成國內第一部具備瑕疵即時檢出功能的系統,有效排除目檢作業因人員疲憊或異動所造成之品質異常。經過實測後,過去人工判讀正確率約95.3 %,該系統判讀正確率可達99 %以上,有效提升瑕疵檢測精準度及生產效能。王敬文老師團隊「雪鏡瑕疵檢測演算技術」經過商品化加值後,當年度就創造2千多萬元的合約簽約金額。

工業4.0的智慧製造,其中一項重要環節是AI深度學習智能檢測,它不僅涉及數位影像處理、電腦視覺工業檢測,還需要前台人機介面設計與開發、異常參數設定、智能瑕疵平台開發建置、雲端瑕疵影像分類識別、自適應演算機制等系統串聯硬體設備攝影器材和客製化光源場型設計。以上研發實例除在產業生產製造場域獲得驗證外,研發成果也參與近期全國性專業競賽進一步獲得業界專家學者的肯定,分別榮獲2018大專校院軟體創作競賽雲端網際服務與其他應用組第一名、2018第十三屆數位訊號處理創思設計競賽軟體與嵌入式平台應用組第一名、2019第十四屆數位訊號處理創思設計競賽綠能與控制應用組第一名。

王敬文老師團隊兩案成功產學合作實例,除了王敬文老師長期投入辨識系統研究,還要歸功於資策會在參數定位、影像前處理及雲端智能瑕疵檢測平台建置的專業度,整合出完善的應用服務系統。

今年科技部「法人鏈結產學合作計畫」持續透過法人發掘學校具產業化的潛力技術或專利,將深厚的技術研發能量及產業推動經驗,透過加值、升級,融入產業需求,提供多元化的技術加值與創新商業模式輔導服務,集結國內頂尖研發法人豐沛的能量,為學界研發成果產業化的過程拋光打磨,展現產學合作的極致樣貌。

今年度成果發表會結合科技部內「科學園區生醫創新聚落整合推動計畫」、「新型態產學研鏈結計畫-價創計畫」,將於11月4日下午2時在松山文創園區五號倉庫(台北市信義區光復南路133號)舉辦,現場 展出超過50件透過法人加值的產學合作成功案例,技術領域涵蓋資通訊、智慧機械、商管、綠能科技、新農業、精準健康、鏈結新創等,活動現場可實地了解眾多研發成果內涵,近距離與技術團隊互動交流,並有機會與團隊碰撞出產學合作新火花,為企業找尋到因應未來世界的發展契機。有意參加者可先線上報名:https://iace.org.tw/f2/activity/showDetail?id=2422&searchCondition.category=%E6%88%90%E6%9E%9C%E7%99%BC%E8%A1%A8