「实时智能力道监控」引领制造新逻辑

SCHMIDT闭合回路控制机制

「力道监控」向来是自动化控制中重要的一环。在硬接触的制程中，透过监测物件接触力道的变化，进而定义控制自动化制造的品质结果。在某些制程中，由于技术特性的差异，力道监控的产出品质甚至比目前泛用的AOI视觉识别技术更加可靠。

重点：实时性

与AOI技术不同的是，AOI技术监控重点在制程完成后的产品状态，而力道监控的重点则在制程进行当下，从得到监测结果开始，到控制器发出下一次的控制指令，实时监控整个动态连续的过程，而不仅是完成后的结果。

对于力道监控而言，由于物料必定拥有其公差，因此每次的制程过程尽管相似，但微观上皆可视为独立的制程，拥有其最佳制造条件参数。力道监控的任务就是在制程进行的每个瞬间，了解其「实时(REAL-TIME)」状态并据此再定义下一个瞬间的制造条件参数。

也因为这样的特性，实时性对力道监控便成为最大的挑战。如何克服并降低系统信号转换处理过程中必定发生的延迟，让控制器得到更接近「实时 (REAL-TIME)」的监测结果，据此发出指令实时控制调整制程参数，避免延迟导致控制指令与制程状态不同步产生误差，完成高品质的实时智能力道控制制程。

闭回路力道控制技术 Closed Loop Force Control

在要求实时性的背景下，来自德国的SCHMIDT Technology开发出有别于传统的闭回路力道控制 (Closed Loop Force Control)，透过硬软件的高度整合，达成闭锁控制信号回路，降低外界电磁杂讯干扰，加强信号传输转换的效率与准确性，真正实现实时等级 (反应时间500us) 的智能力道监控。

根据测试统计，闭回路力道控制系统较传统一般解决方案能提高20%的力道监控精度，而这20%的精度正是许多精密组装制程维持高良率以及产品高品质表现的关键所在。

以SCHMIDT Technology自己制造，闻名全球的钢珠笔为例，钢珠笔的技术关键在于如何将真圆钢珠与笔身组装结合至恰到好处。假定要求组装力道为100牛顿，在工作速度不变的状况下，传统解决方案由于信号转换延迟的因素会出现近正负约20牛顿的误差，20N的误差将造成钢珠过紧或过松，不合钢珠笔品质要求的结果，而闭回路力道控制则可以避免这样的误差发生，满足其对制造能力之要求，产出最高品质的钢珠笔以供使用。

FLEXIBLE PROCESS, FIX RESULT

另一方面，近年来先进制造概念不断演变，时至今日已与传统制造逻辑出现清楚的区隔。传统大量自动化生产是以固定的制程参数及条件，对所有入料一视同仁地完成制程。这样的生产模式固然极有效率，但由于物料起始状态不一，使得制程品质会随着物料状态而有起伏，同时必然造成良率的损失与管控成本的提升。因此先进制造概念中，针对传统制造的弊病便进一步提出改善的可能。

譬如大众熟知的工业4.0中，便提出边缘运算(Edge Computing)的概念，将系统中信息处理控制的工作去中心化，让现场设备能因应物料状态的差异实时因应调整，不再浪费时间等待系统中心/操作者做出反应。边缘运算将使每次制程的控制参数脱离固定模式的僵化，在一弹性范围内依据入料作出反应有所变化，进而达成系统良率提升、报废率、管控成本及品质风险降低等制造目标。

透过实时智能力道监控，自动化设备将拥有类边缘运算能力，根据监测物料状态自动做出进阶反应与微调，无须耗费大量的人力与成本于量测与维护。使制程拥有最大的弹性，但产出结果都是一样的高品质 (Flexible Process, Fix Result)，而这样的制造弹性全建立在优异的实时性与传感的准确性之上。可以说，实时智能力道控制带来的不仅是制造能力的强化，同时更体现制造逻辑的全面革新与趋势。(本文由SCHMIDT Technology提供，刘中兴整理报导)