從2018年自動化展中可以看出，不少大廠都推出銜接智慧工廠概念的機(jī)具，從機(jī)器手臂、機(jī)器人、機(jī)器視覺的應(yīng)用到管理，都已經(jīng)提供大致完善的策略跟開發(fā)。其中機(jī)器視覺的應(yīng)用在本次展會中也大放異彩，除了使用於機(jī)器人、機(jī)器手臂上，其他像是物流、零售業(yè)也都有廠商將機(jī)器視覺應(yīng)用於條碼的辨識上。
在自動化時(shí)代，通常使用機(jī)器來取代人力操作單一或高風(fēng)險(xiǎn)的作業(yè)，這樣的作業(yè)模式雖然能夠降低人力成本及人員受傷的風(fēng)險(xiǎn)，卻無法有效控管機(jī)械產(chǎn)品汰換週期等。在工業(yè)4.0的口號上，從上到下管理、政策到生產(chǎn)都有莫大的變革。
其中智慧機(jī)器人及機(jī)器手臂的運(yùn)用在智慧工廠中佔(zhàn)了不少比例，也成了今（2018）年自動化工業(yè)大展中展示的趨勢。從智慧機(jī)器人、機(jī)器手臂到其零組件，以及運(yùn)用的場合都相當(dāng)多元、齊全。
| 圖1 : 機(jī)器手臂及機(jī)器視覺的應(yīng)用（source：COGNEX） |
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機(jī)械手臂（Robotic Arm）通常被用於不易完成的工作事項(xiàng)，高精度或重複性高的工作內(nèi)容，運(yùn)用機(jī)器從事以往高溫、高風(fēng)險(xiǎn)的勞力事務(wù)，或是工廠內(nèi)呆板、單一指令動作的工作；其次，彌補(bǔ)勞力缺口、替代人力作業(yè)是機(jī)器人、機(jī)械手臂市場持續(xù)發(fā)燒的主要原因之一。在未來，工廠內(nèi)人們只需要負(fù)責(zé)操控及管理這些機(jī)器人或手臂，甚至人機(jī)協(xié)同，與機(jī)器人一起工作。
不過這些機(jī)器究竟是如何能夠辨識需要被選取（夾取或吸取）及分類的品項(xiàng)？機(jī)器視覺（Machine Vision）便是其關(guān)鍵技術(shù)，機(jī)器視覺是模仿人類雙眼的光學(xué)識別系統(tǒng)，利用機(jī)器取代人眼，以更快速、更精確的效率來找出瑕疵品或指定形狀物品。
機(jī)器視覺的整合
機(jī)器視覺發(fā)展至今已有三十多年歷史，據(jù)自動成像協(xié)會（Automated Imaging Association, AIA）報(bào)告，機(jī)器視覺涵蓋所有工業(yè)與工業(yè)應(yīng)用中，機(jī)於圖像的採集與處理，在各裝置執(zhí)行其功能時(shí)，提供作業(yè)引導(dǎo)。其原理主要是利用感測視覺儀器（如自動對焦相機(jī)或感測器）的檢測機(jī)器來擷取影像，給予電腦分析及計(jì)算。
在工業(yè)上的應(yīng)用包含檢查、量測、辨識、定位等需求；在食品包裝上則是利用協(xié)助型機(jī)器人來包裝商品，甚至能夠結(jié)合人工智慧，透過深層學(xué)習(xí)（Deep Learing）的技術(shù)，讓機(jī)器人夾起外型不同的食品，並放置到指定的位置（可參考SmartAuto智動化第38期＜協(xié)助型機(jī)器人大舉進(jìn)攻食品包裝市場＞）；在物流、零售業(yè)上，機(jī)器視覺則能夠判定良品與不良品，並將其分類，此外也可以代替人力為顧客結(jié)帳。
機(jī)器視覺相較於一般影像感測不同之處在於，機(jī)器視覺能夠透過整合可見光、雷達(dá)、雷射、紅外線等各種感測器，讓機(jī)器視覺不僅可以擷取影像畫面外，更能感測物體形狀、距離、種類及移動方向等具體要素，並進(jìn)一步判讀品項(xiàng)或使物品歸類。
| 圖2 : 視覺與機(jī)器手臂整合，讓產(chǎn)線操作更有效率。（source：IDS） |
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近年因?yàn)橹腔酃S及工業(yè)4.0的概念崛起，將機(jī)器視覺用於產(chǎn)業(yè)中，大多是在生產(chǎn)線側(cè)面及頂端設(shè)置工業(yè)相機(jī)。不過這類的應(yīng)用雖然可以快速檢測產(chǎn)品的外觀及標(biāo)籤位置，卻無法從事更進(jìn)一步的動作。
然而，將機(jī)器視覺與機(jī)器手臂整合後，便相當(dāng)於機(jī)器手臂或機(jī)器人的「眼睛」，除了能夠檢測商品品質(zhì)，將不良品即可用商品分類外；更可用於工廠的作業(yè)中，透過人員設(shè)定，機(jī)器手臂除了能夠?qū)⒅付ㄎ锲穵A/吸取及放置到配對位置上。機(jī)器手臂的應(yīng)用除了彌補(bǔ)人力的缺口外，在品質(zhì)檢測上也較人眼辨識精確、快速。
一般2D機(jī)器視覺僅能從事單一、相同物品的工作；在與3D視覺模組整合後，則能夠賦予機(jī)器手臂在編程複雜且耗時(shí)的 3D 路徑時(shí)，即可在擷取 3D 影像後透過演算法快速運(yùn)算物品的輪廓，自動產(chǎn)生路徑讓機(jī)器人進(jìn)行指示的動作。
過去機(jī)器手臂雖然可以取代人力快速、準(zhǔn)確地完成設(shè)定的動作，但其應(yīng)用僅限於2D，如3C半導(dǎo)體、高精密科技的產(chǎn)業(yè)；如今則能夠分辨物件、顏色及位置，已逐漸走向3D，可用於水五金、傳產(chǎn)及食品加工業(yè)上。
利用機(jī)器視覺使機(jī)器手臂選擇並夾取移動中的物體，在產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)相當(dāng)廣泛的被運(yùn)用，通常是運(yùn)用在輸送帶上的物件處理，利用攝影機(jī)擷取影像、分析物件，再將分析結(jié)果交由機(jī)器手臂做物件處理，最常見的處理包含：排列、包裝、校正、篩選及分類。
工業(yè)機(jī)器視覺應(yīng)用
在今年自動化展中，不少廠商都展出機(jī)器手臂與其零件，以及機(jī)器視覺的攝影機(jī)；此外也將工業(yè)視覺與其他技術(shù)整合，活用於汽車製造業(yè)、電子行業(yè)、自動化機(jī)械及內(nèi)部物流上。
工業(yè)辨識設(shè)備代理商椰城（Trim International）代理之Datalogic甚至將這項(xiàng)技術(shù)結(jié)合AI人工智慧，讓機(jī)器能夠擁有自學(xué)能力，可自主學(xué)習(xí)物品圖像、數(shù)量和條碼等訊息，並即時(shí)更新資料庫，以辨識所有物品。
椰城總經(jīng)理易天福指出，目前貨物辨識應(yīng)用大致可分為四大產(chǎn)業(yè)，分別是製造、物流、零售及醫(yī)療。其中椰城展出旗下代理Datalogic德力捷各式產(chǎn)品，結(jié)合機(jī)器視覺，讓企業(yè)除可節(jié)省人力資源，從導(dǎo)入、管理到分揀都得到更便捷及順暢的流程，在產(chǎn)品品質(zhì)及控管上也能夠更加精確。
除形體辨識外，機(jī)器視覺也大量地使用於條碼掃描器。條碼識別大致有雷射條碼掃描器及圖像行條碼閱讀器兩類，條碼的辨識對於食品、貨運(yùn)物流、倉處管理、工業(yè)自動化都給予極大的幫助。
整合條碼掃描與機(jī)器視覺兩者，讓企業(yè)能夠在物流管理及運(yùn)輸上省去不少時(shí)間及人力成本。易天福也表示，未來大型賣場若使用如JADE X7的自動360度智慧成像自助型框體掃描平臺，將加速民眾結(jié)帳的速度，更有效減少賣場人員的人力，將為民眾帶來更便利、省時(shí)的生活。除可節(jié)省人力資源，在產(chǎn)品品質(zhì)及數(shù)量控管上也能夠更加精確。
結(jié)語
自動化的時(shí)代機(jī)器手臂為工廠或企業(yè)帶來更高效率的製造模式，除了改善人力製造的缺點(diǎn)及成本，在工業(yè)製造上也得以大放異彩。經(jīng)由整合機(jī)器手臂及機(jī)器視覺，機(jī)器視覺能夠讓機(jī)器手臂在引導(dǎo)、識別、量測及檢驗(yàn)上發(fā)揮更大的效用，最常見的機(jī)器視覺應(yīng)用包括量測、技術(shù)、定位及解碼。
| 圖3 : 大數(shù)據(jù)、自我學(xué)習(xí)?置以及隨處存取資料的能力都是工業(yè)4.0的重要特徵。 |
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（source：COGNEX）
以機(jī)器手臂結(jié)合機(jī)器視覺代替人力，除了相較於人力檢測，利用機(jī)器視覺每分鐘能夠檢測數(shù)百個(gè)、甚至數(shù)千個(gè)組件，並提供更一致、更可靠的檢測結(jié)果，而且能提供全天候不間斷地執(zhí)行作業(yè)。
然而，要讓機(jī)器完全取代人力難度及成本都相當(dāng)高，工研院機(jī)械所所長胡竹生指出：「未來製造生產(chǎn)型式，會趨近機(jī)器人與人類近距離人機(jī)協(xié)作。缺工與人力成本高昂問題，是近年來製造業(yè)面臨的困境，由機(jī)器人協(xié)助人力，逐漸成為業(yè)界趨勢。」
因此，除了機(jī)器視覺的應(yīng)用外，未來機(jī)器人、機(jī)器視覺的使用也將是未來企業(yè)在使用及管理上的難題之一。雖然現(xiàn)在將機(jī)器視覺及機(jī)器人、機(jī)器手臂整合能夠舒緩目前所面臨的人力的短缺及成本的難題，但在企業(yè)打造智慧工廠的同時(shí)，虛擬工廠及機(jī)器人的管理、人力的安排都仍是需要思考的問題。
**刊頭圖（source：COGNEX）
