自动化机器视觉检测 在不同制造业的应用价值
- 叶芷妤
-
人工成本持续提升，再加上自动化生产设备相继投入产线，产线的产速也几乎达到人工检测的极限，以前在做部分加工段的品质料件检测，大多会用人力配置透过专人挑拣问题料件、避免故障料件导致产生不良品，还要耗时间、成本修正产品，或导致过多成本浪费，但转用机器视觉改善人工检料，兼具提升产速、改善人工误差率等优点…
人工成本不断上涨，这几年产线厂工不是经常出现缺工，就是工资持续飙涨，导致生产成本不断上扬，即便大型制造商纷纷转移制造基地，改往越南、印度等人工成本较地的区域移动，但实际上这些人工成本较低的国家平均薪资也持续提升，可以预见的人力成本过高问题迟早也会发生，随着大型制造商、代工厂逐步对生产人力成本问题关注，透过机器视觉搭配自动化产线以减少人力涉入生产造成的成本提升，已成现代化工厂在提升产速、降低制造成本的重要关键。
导入机器视觉复杂度高、维护成本高 但综合效益大
导入机器视觉不像一般中央式的监控设备简单，中央式监控设备仅需处理监控点的设置、电力？网络或是缆线配置，设置完成就可以沿用至少3到5年左右，这类监控点的录像监控平台至少都有2？3年才有机会遇到设备扩展或是功能调整，但机器视觉对于系统配置的要求就相对高许多，一方面因应产线生产商品不同，有用到机器视觉系统的工站就必须时常对应调整，系统重组调校的频度可能高达每周就会有异动，设置弹性要求要比常规监控设备复杂得多。
而导入机器视觉最大的门槛就在于预期成本、与可获得的效益方面，成本部分可以思考如何从设备本身、系统维护调校成本各方面进行审视，预期效益其实也是跟前端设置成本连动。
半导体、SMT产制 机器视觉可进行高精度、非接触式验证
在半导体应用中，机器视觉监控产出品质的效益最高，因为人力进行晶圆或芯片产出质检，肉眼视觉无法评判过小的工件制作精度，对人力质检只能做到初步半自动产线的协助送料或简单处理，却不能完成关键的高精度质检操作，而机器视觉可用近拍模块轻松将工件标的放大检视制作细节，透过高精度、高倍率放大检视，可将制作瑕疵在生产前段即就完成排除，避免衍生额外成本损失。
机器视觉可在半导体制造提的检测内容，如连接埠弹片、焊接引脚状态、封装材料状态、PIN针脚状态等，由于机器视觉另可搭配特殊光环境辅助，强化机器视觉的验证精度，突显原有瑕疵工件的缺陷，这也是肉眼难以达到的分析精度，而透过高速化、自动验证与捡料、挑料机制，甚至可以较人工搭配仪器处理效能更为提升。
而机器视觉在SMT表面黏着处理加工应用中也颇为常见，在SMT加工处理流程中，主要以自动化设备取代以往人工检料、插件、焊料处理，自动化流程会快速加热锡块成为锡膏，在生产时透过空间扫描搭配贴片机将元件定位焊上，而整个过程因为自动化速度极快，也不利人工检视，仅能在完成整段SMT处理后才能检视整片载板是否有缺料或是焊接不佳问题。
然而，在载板整个制作完才能进行产品质检根本缓不济急，发现加工错误后仍进行上料、焊料等流程只会浪费成本，一般会在每个关键操作设置机器视觉模块，例如SMT分料、贴片前、贴片后、锡膏处理、元器件定位、元器件偏移检测，焊接状况如虚焊？空焊、短路、锡球过多？过少、元器件翻转？侧立、偏移等，或是功能模块、高价零组件搭配二维条码进行料件管控等，都能在这些处理段搭配机器视觉，透过高速化的图像验证、分析与决策处理等。
电子产品生产 机器视觉可发挥元器件验证效用
而在电子业应用方面，透过机器视觉检测机制，可以对产线的元器件外观利用机器视觉进行高速质检，在产线送料一开始就能快速过筛不良元器件，或是元器件发生外观毁损或是避免使用错误料件进行组装，甚至因此导致终端制品庞杂的客服维修成本暴增。透过机器视觉系统取代传统人工目视进行零部件质检，其实可大幅减经人工肉眼检测的劳动强度，也能避免厂工因为心情、疲劳与情绪影响了元器件质检，减少更多不可控因素。
常见机器视觉系统在电子组装工站可执行的检测有表面(污点、浅坑、浅瘤、划痕、边缘缺陷、图案缺陷)检测等，或针对加工件进行尺寸、内径、外径、偏心度、高度、厚度等料件不接触式的数值参数检测。
机器视觉传产应用 自动化验证可大幅降低人力成本
机器视觉导入印刷业也是常见的应用，在印刷业较偏重成品的检测应用，尤其早期印刷过程大多仰赖专业技师逐关键工站以抽检方式检视阶段印制成果，在抽检频次过低或是目测细心度不够，往往都会造成印制大量出错印制品后才发现质检出了问题，导致制作时间成本、物料浪费。
常见机器视觉检测用于印刷业有材质缺陷检测，例如纸张的孔洞、印刷面的异物检测等，另印刷检测包含如刀丝、蹭版、飞墨与套印失准等问题，印刷成品或各阶段输出成果也可进行如浅印、色偏、露白等颜色缺陷检测，印刷成品的件测项目则能包办如错？漏页、倒装页、印刷装订瑕疵等。
透过机器视觉监控自动化产线的工件加工或是成品品质验证，除前述几大应用领域外，其实该自动化检测技术也在汽车制造、食品饮料、医疗生技产业导入应用，同时在非制造业如进阶监控、农产、医学成像等高端影像视觉分析应用也相当常见。
机器视觉技术可透过高分辨率影像模块搭配光学镜头优化影像撷取细节，甚至搭配特殊可见光或不可见光强化特殊的撷取细节需求，与传统肉眼目测品质超越甚多，甚至导入自动化分料、检件或挑选瑕疵品等机制，执行效能因导入电脑控制与自动化操作，机器视觉更具独天独厚的极佳优势。
机器视觉非接触式验证、检验精度高
而在机器视觉的精度方面，中？高端机器视觉系统可达到千分之一英寸，相较肉眼检测有极为明显的差距与优势。而在面对重复性的操作方面，肉眼检测会有疲劳失准问题，导致不同时段或连续上工一段时间后，目测检视的品质就会趋于下滑问题，导致每次检测结果都会有或多或少的细微差异，但相同的检测工作只要系统调校得宜，机器视觉可让每次检验都能维持在一定程度的误差标准下进行，不管检测数量多寡、检测时长多长，检测结果均能维持一致性表现。
而左右生产效能与成本的产速支持方面，机器视觉的运行速度效能是远超过肉眼检测，尤其是检测高速滚动的产线物件、元器件等，机器视觉可运用高速定位即自动验证分析机制，机器产制的验证效率较人力更高。
