產業脈動｜從國際展會觀察自動化量檢測技術的發展

摘要：本文將從 2023 年 2 個重要的國際展覽 :HANNOVER MESSE( 漢諾威工業展 ) 和 Automatica( 慕尼黑自動化和機器人國際貿易展) 觀察自動化量檢測技術的發展。2023 年德國漢諾威工業展有超過千家的廠商展示工業相關的科技與產品，展出主題為【因應永續未來的產品和解決方案】，主要涵括「工業4.0 的下一進程」、「數位與綠能雙轉型」、「能源的高效使用技術與儲存」等；其中我們觀察到在因應永續未來的產品和解決方案上，有許多業者提出電動車製程的3D 視覺自動檢測技術。而慕尼黑自動化和機器人國際貿易展約有來自全球600 家的企業參展，聚焦在三個主題：數位化與AI、未來工作、永續製造等，它可說是全球最大規模的機器人、生產製造、機器視覺與各種自動化整合技術的展會，同樣地我們發現到展會上亦有許多電動車製程的自動化方案技術。

Abstract：The article will observe the development of automated quantity detection technology from 2 important
international exhibitions in 2023: HANNOVER MESSE (Hannover Messe) and Automatica (Munich International
Trade Fair for Automation and Robotics). In 2023 Hannover Messe, Germany, more than 1,000 manufacturers will
showcase industrial-related technologies and products. The theme of the exhibition is "Products and Solutions for
a Sustainable Future", which mainly covers "The Next Process of Industry 4.0", "Digital and Green Energy Dual
Transformation", "Energy Efficient Utilization Technology and Storage", etc. Among them, we have observed that
many companies have proposed 3D vision automatic inspection technology for electric vehicle manufacturing
processes in terms of products and solutions for a sustainable future. The Munich Automation and Robot
International Trade Fair has about 600 exhibitors from all over the world, focusing on three themes: digitalization
and AI, future work, sustainable manufacturing, etc. It can be said to be the world's largest robot, manufacturing.
The exhibition is an exhibition of machine vision and various automation integration technologies. Similarly, we
found that there are also many automation solutions for electric vehicle manufacturing processes at the exhibition.

關鍵詞：工業型機器人、拉曼成像技術、馬達髮卡定子
Keywords：Industrial Robot, Raman spectroscopy, Motor Hairpin Stator

車體製造完全自動化檢測

以應用面來看主要業者所呈現出的技術與產品，我們觀察到美國FARO公司、德國GOM公司、德國LEONI 公司、日本KEYENCE 公司，在製程的3D 視覺檢測技術發展快速，量測專業廠商美國FARO 展示高精度3D 掃瞄器，透過藍光技術在數秒內完成掃描。內建運算器，可快速計算點雲資料，在展會上它使用HDR 高動態範圍的自動曝光，可量測黑暗與光亮的表面，不過對於高反光工件如拋光後之水龍頭表面量測，FARO 表示需要先噴上消光粉，量測後再去除。技術的特點是利用雷射打出藍光進行掃描( 波長短、功率足、細腻易辨別)，可針對汽車沖壓件、汽車板金件、車用鑄件，快速得到它們的3D model，再與原本設計的CAD 比對後即可知道製作對錯，訴求是要完全排除以人工做檢測而產生的檢測疏失。FARO 的雷射掃瞄測量檢測系統，號稱其為世界上最領先的可攜式座標測量機，且能以高精度的光學可攜式測量臂呈現。再者是德國GOM 公司的非接觸式立體物件掃描器搭配發那科(FANUC) 機器人做車體外殼量測，發那科的6 軸機器人在其機械手臂的法蘭面後裝上GOM 的掃描器；GOM 是德國知名的光學量測技術公司，主要產品是非接觸式的立體物件掃描器，可針對沖壓件、板金件、鑄件做掃描，得到的3D model 與原本的CAD 進行比對，可做車殼的尺寸、孔位、曲度、大小的比對做全方位靈活檢測。GOM 在今年持續強化ATOS ScanBox產品在全車外殼與內裝的3D 掃描技術，產品系列編號7 和8 是專為3D 大型板金件或完整的車殼檢查所設計( 針對彈性生產的特性)，此量測系統可安裝在車體附近不同的位置，也可以在原本6 軸的機械手臂上，新增加水平與垂直的軌道，總共8軸的GOM 執行整台車的內裝與車殼的檢測。

LEONI 是德國知名的量測科技公司，其6個自由度雷射量測校正系統，利用雷射track，可快速校準各廠牌的工業機器人精度，並直接在生產流程進行過程中自動進行校正。LEONI 展示的6自由度雷射量測校正系統技術，在生產過程中，可於15 秒內進行與機器人的夾具校準達6 個維度，精度0.02mm，防水防塵等級IP67，目前已和多家機器人搭配，例如KUKA、 ABB、 Motoman 等。此外在車體製造自動化檢測上較受矚目的還有日本KEYENCE公司的 Lumitrax 高速量測系統。KEYENCE 是亞洲感測技術的領導者，產品廣泛應用於各式工業生產。在今年的展會中力推超高速攝影機、高亮度光源、以及快速處理器，訴求主要是要為機械零件的生產解決1、物體表面，2、環境光，3、輸送時方向等光線變化造成的影像處理問題。它的作法為控制部分環形光從四種角度打光，一邊同步感測器取像的同時，也利用高速自動化解決傳統上以trial and error 來取得的最佳化光源。LumiTrax 的方法是在不同的入射條件下，得到反射影像，透過影像分析來還原物體在光線均勻下之形貌。不過為了達到不同條件的入射光，需要高速控光源，且為了同步取像與分析，也還要增加同步訊號攝影機以及訊號處理的成本。

工業自動化技術應用的需求明確
一輛燃油汽車的現代化的生產流程中，多數製程已由工業機器人( 機械手臂) 進行，人力主要為輔助設備進行正常運轉與成品的檢驗工作，汽車生產就是工業機器人的典型應用。汽車生產從鋼捲沖剪開始，板金沖壓，車身沖壓，車體焊接與鉚接，車殼焊接與接，車體噴漆，車體烤漆等生產工序中，90% 以上已經相當程度的自動化，工業機器人扮演主要的製程設備。而關於引擎安裝，零件安裝，電路安置，汽車內裝安裝到最後的成品檢驗，則有運用自動化裝置輔助，或以人力為主。目前汽車產業已應用工業機器人執行製造的項目包括:1. 鍛造車體之搬運: 機器人解決了人仍需要設備搬運物體過大與過重的問題，直接使用機器人可以節省人力；2. 板金切割: 解決了人工切割的成品穩定度的問題；3. 車體焊接: 減少人在高溫，強光等危險環境的工作的問題，並提升的產品穩定度；4. 車體鉚接: 減少人在高溫，強光等危險環境的工作的問題，並提升的產品穩定度；5. 邊緣研磨: 減少了人受到粉塵，噪音的工作傷害，並提升的產品穩定度；6. 車體拋光: 減少了人受到粉塵，噪音的工作傷害，並提升的產品穩定度； 7. 尺寸檢測: 減少人工誤判的比率。

一家具規模的汽車製造工廠，常可見超過1,500 台的機器人、板金沖壓設備、各式樣的沖壓模具、各式樣的運輸平台、各工作站的檢測設備、各工作站的定位設備、便於操作的軟體、配合各生產工序所需的夾治具、成品與半成品的倉儲系統、各種必要的感測裝置與系統整合。另外也觀察到許多的工業機器人業者也提供了IC 製造上的各式應用方案，主要有:1. 晶圓檢測: 目標物微小必須使用機器檢測;2. 成品自動化測試: 功能太多，使用機器檢測較有效率;3. 電子元件插件: 使用自動化設備才可能達成每秒數個元件的插件，提升產線效率;4. 晶圓搬運: 避免人工搬運產生產品的傷害;5. 大尺寸面板搬運: 避免人工搬運產生的傷害，達成24 小時作業的可能性。機器人供應廠商提出了解決的方案，並使得雙方均獲得利益，各種產業應用機器人裝置的需求就會產生，我們認為以機器人為核心搭配的自動化量檢測技術發展將會愈來愈多元，特別是在電動車的製程上。