手足一體精益求精 機器視覺跟隨產業轉型

　　延續自21世紀初台灣推動兩兆雙星產業以來，不僅成功導入2D/3D自動光學檢測設備，提高產品良率。到了邁向工業4.0時代，機器視覺更扮演了傳感器角色，在製程中蒐集資訊，並結合協作機器人、自動導引車自主移動；如今還可望結合人工智慧，擴大於投入PCB、Mini LED等次世代產業應用來提升價值。
　　除了過去傳統「自動光學檢測（Automated Optical Inspection；AOI）」，係指透過光學系統來取得成品的表面狀態，再藉電腦影像處理技術來檢出異物或圖案異常等瑕疵，得以在現今越來越精密，又不容許接觸檢測的製程中取代人工目測，透過非接觸方式在製程中就檢查半成品的尺寸、瑕疵。
　　因此，對於2D/3D自動光學檢測設備需求大增，在高精度光學影像檢測系統架構，包含光源、光學鏡頭，以及定位量測、光源照明補償、影像處理識別等技術，以避免如晶圓、LCD面板、LED光電等高價值產品一旦出現瑕疵，損失將難以估計。
　　直到邁向工業4.0時代，各國智慧製造趨勢崛起，對於產品的品質全檢要求越來越高，機器視覺更扮演了視覺傳感器的角色，要求可安裝於各工作站檢測及蒐集所有生產步驟資訊來管控品質，甚至搭配工業機器人執行高速全檢作業。
　　如今還結合了協作機器人的手、足部的自動導引車（AGV），組成自主移動機器人（AMR-Autonomous Mobile Robot；AMR），透過視覺導引來彌補其精度不足，並符合ISO安全規範。進而上傳雲端，待蒐集足夠大數據供軟體模擬、分析、演算，建立人工智慧（AI）加值應用所需資料庫。【延伸閱讀】透過電腦視覺系統提升不孕昆蟲技術的害蟲防治功效

整合AOI智慧化元素　為自主機器人點睛開光
　　如依精密機械研發中心（PMC）技術總監蕭仁忠分析現今製造業演進趨勢，依序為：大量生產、大量客製化到「彈性客製化」，除了因此要求機械設備須能自主移動、產線重組來調整產能，以因應不可預測的頻繁生產變動需求，也考驗著工業機器人適應彈性生產的能力，以壓低耗費時間及成本的門檻，使之正式成為生產線的核心要角。
　　其次是「智慧化」，不僅可利用擬人的感官（感測器）蒐集外部資訊，與思維（AI）技術進步來強化自我認知及學習能力，加速製程設備AI化，還要能協助業者設備及產線升級轉型，以判斷並及早因應周遭環境和生產情境之外；並應用AI供應鏈串流數位技術，帶動相關上下游產業成長，達到AI應用複製擴散的效果，以實現生產目標，提高競爭力及效率。
　　「虛實一體化架構」，係將AR/VR、雲端服務等數位科技結合實體各式各樣設備，再透過IoT聯網串連虛擬端，整合不同專業領域（Domain knowledge）技術，都能在虛擬端完整重現實體端的行為，進而開發智能加值模組來監控整線，提高生產效率。
　　這也迎合未來智慧機器人發展的5大趨勢之一，即除了傳統搬運取放之外，機器人還要融入AI及視/觸覺感測系統等智慧元素，以學會更多新技巧來克服越來越多艱鉅任務；在智能工廠裡也會有越多工作型態，如納入安全協作型機種（co-robot），以大幅減省占用空間、操作複雜度，能重新自行規劃夾治具配置，以最短cycle time導入生產線，或者經過IoT與AGV結合為一體的自主移動機器人（AMR）；進而持續跨足新興自動化市場應用，例如食品、紡織、塑橡膠產業等。
　　加上因機器人具備可節能特性，更有助於減少碳足跡，得以直接降低生產能耗，或透過更高精度、穩定性來減少廢品和不合格品，對於投入與產出資源的比率造成積極影響。如受到這波疫情衝擊，凸顯全球化供應（長）鏈的弱點而易見，機器人也有助於強化生產力、靈活性和安全性，打造更安全供應（短）鏈，從而解決旅行限制、供應鏈中斷和其他供應方問題，同時滿足資通訊、醫療產業的旺盛需求。
　　另外，為了彌補協作型機器人在速度、精度先天不足，搭配AI、AOI功能變得更為重要，才能被真正導入組裝、檢測應用。日系機器人大廠FANUC不僅早在該公司SCARA機器人搭配自主開發的視覺感測器，或是其他AOI大廠的硬、軟體產品，毋須外接運算伺服器或PC，即可進行2D補償位置/3D追蹤辨識等作業。
　　經常用於高階3D AOI系統的散亂堆放及隨機取放應用的3D Bin-picking功能，只要簡單設定，劃設活動範圍，就能自行判斷、檢測、辨識物件，而不必在新增種類時追加教導設定，提高效率、縮短時間，適用於多樣少量生產。

打造人性化智慧工廠　經AOI協助設備及品質診斷
　　此外，隨著國際上跨區分工生產、組裝供應鏈破碎的風氣愈盛，未來企業對於產品製程的監控必定是逐步朝向數位轉型、跨國監控等模式。即使是在美中貿易戰、疫情連續衝擊下，諸多企業的業績難都受到影響，但在最近取代快時尚品牌優尼庫（Uniqlo）創辦人柳井正，成為日本首富的自動化設備大廠基恩斯公司（Keyence）創辦人瀧崎武光，仍在最新發布的2018年度財報依舊傲視群雄，與美國康耐視公司（COGNEX）壟斷全球一半以上的機器視覺市場。
　　除了歸功於前者採用無工廠、直銷模式，創造高達54%營利率，已超越工具機大廠FANUC的26%營利率，可見利潤豐厚；又以8.1兆日圓（約1,670億美元）市值排名日本第4，僅次於豐田汽車、軟銀控股和日本電信電話（NTT），都代表著疫情引發財富重分配的範例。
　　回顧台灣傳統AOI檢測廠商重要的分水嶺之一，也因應2006年iPhone問世以來，蘋果公司（Apple）為了管理旗下龐大供應鏈體系，要求組裝代工廠的來料皆須經過全檢，以確保品質一致，也促成AOI業者為此開發專屬快速全檢設備。

資料來源

• 聯合新聞網《手足一體精益求精 機器視覺跟隨產業轉型》