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「都卜勒效應」辨材料瑕疵 崑山科大創頻率檢測法
新知
第1756期
「都卜勒效應」辨材料瑕疵 崑山科大創頻率檢測法
2021-11-03
【記者羅子恆綜合報導】隨著人工智能技術應用於製造業,人工檢測、量表及游標卡尺等傳統方式漸被取代,但購置自動化檢測儀器的成本過於高昂,讓中小型廠商難以負荷。為此,崑山科技大學機械工程學系暨研究所副教授江智偉、孫書煌帶領團隊開發「以表面波頻率偵測材料表面瑕疵之方法」,希望能協助傳統工廠發展及轉型,該技術更在「2021年台灣創新技術博覽會」上獲得金牌的殊榮。 崑山科技大學機械工程學系研發團隊在「2021年台灣創新技術博覽會」以「表面波頻率偵測材料表面瑕疵之方法」獲得金牌。 圖/崑山科技大學提供目前主流的自動檢測技術包含AOI光學檢測技術(註一)與探傷儀,為資金充裕的工廠所利用,其中探傷儀透過投射聲波對回傳時間測量,以完成瑕疵檢驗。以上兩種方式除價格昂貴,也都須由專業人力操作,其成本相當可觀,還必須在事前設定無瑕疵模板。崑山科大機械系博士生鍾天穎更強調,「AOI光學儀器需經過樣本學習才能應用,過程又會花費大量時間,對過小的瑕疵也時常無法辨識。」註一:AOI光學檢測技術主要由工廠人員在檢測儀器中設定無瑕疵表面的樣本,再與實際材料的表面拍照比對,只要拍出缺陷,就會定義為瑕疵品。 因此崑山科大研發團隊以探傷儀原理發想,改良需精密儀器輔助的時間變項,以頻率做為檢測目標。該想法主要取徑於都卜勒效應(註二),江智偉說明,當瑕疵物與聲源產生相對運動時,會產生與良好材料截然不同的頻率,藉此分辨材料好壞。註二:都卜勒效應是指波源和觀察者有相對運動時,觀察者接受到波的頻率與波源發出的頻率並不相同的現象。不只如此,該技術還能將瑕疵品的出現頻率、設備是否故障等相關資訊上傳至資料庫,並結合推播系統,使工廠廠長立即收到通知、即時處理。這項發明不僅節省人力資源,更避免材料浪費。此外,工廠廠長還能透過收集到的產品資訊進行產業升級,以及評估設備是否健全。 生產螺絲螺帽的聖泰工業股份有限公司業務員蘇小姐(匿名)表示,現在的檢測技術主要透過光學儀器事先掃描,再由人員將兩者照片相比對,以此來辨別瑕疵,然這種方式卻難以觀測微小的缺陷。因此他認為,這項發明具有幫助性,「能將缺點事先挑出來,使整個製程變得更加順暢。」 然而,實際應用上仍有不足之處,鍾天穎說:「該技術遇外部震動會產生干擾,再加上工廠及實驗室的環境截然不同,因此難以進行模擬。」江智偉更補充道:「如何降低干擾、怎樣過濾聲波與訊號的處理都是需要再微調的部分。」他表示,未來也將推廣產學合作,盼能創造製造業紅利並提供傳統工廠轉型的資本。 該發明能針對螺絲、螺帽等五金材料進行檢測,在進入製程前就先淘汰,進而降低傳統工廠成本耗損。 圖/羅子恆攝
健行科大創社群化保全裝置 小偷再也「LINE」不掉!
新知
第1756期
健行科大創社群化保全裝置 小偷再也「LINE」不掉!
2021-11-03
【記者顏婕儒綜合報導】許多店家為掌控現場狀況,都裝有具即時觀看功能的監視器,不過要查看影像紀錄,手機須先與監視器配對,且一次只能設定一台,過程相當繁複。健行科技大學資訊工程系教授陳維魁,帶領團隊研發「具社群化設定與通知功能之多功能保全裝置」,望能改善連接麻煩的問題。此發明亦榮獲「2021台灣創新技術博覽會發明競賽」金牌獎。 健行科技大學資訊工程系團隊研發「具社群化設定與通知功能之多功能保全裝置」,在比賽中展露頭角。 圖/陳維魁提供目前,市面上的監視設備皆須額外下載應用程式,且以一對一的設定方式搭配使用。不過,陳維魁舉例說明,若在較大的場域,如公司、大賣場,共有100台監視器、100人需要使用,「這樣就要設定1萬次。」他補充,且攝影機可能會有各種不同牌子,「對不同的攝影機你通通都要用不同的APP,又要一對一設定,這非常非常的麻煩。」為了讓設定更方便,團隊透過幾乎人人都有的LINE群組功能,設計出新的監視系統連接方式。只要一個人透過LINE Notify(註一)進行綁定,且僅需設定一次,群組裡的所有人就能接收到通知,也不需要任何額外費用。註一:LINE Notify為LINE官方帳號。用戶與網站服務連動完成後,LINE Notify將會傳送通知,可以與多個服務連動,也可以透過群組接收通知。 此裝置只要偵測到人或動物,就會透過LINE Notify即時通知管理員,也可以透過群組接收訊息。 圖/陳維魁提供此外,該保全裝置以紅外線感測,當偵測到有溫度的東西接近時,系統便會以LINE訊息通知使用者。另外,此裝置設有LED燈及蜂鳴器,因此使用於如農場等場域時,只要偵測到有人或動物進到該範圍,照明設備就會啟動,喇叭也會發出巨大聲響,讓管理員尚未到現場之前可以先以光照及聲響,警示外來入侵者。 「具社群化設定與通知功能之多功能保全裝置」不僅具備即時監看功能,還設有LED燈及蜂鳴器。 圖/陳維魁提供不過,若要使用於社區,漢衛保全股份有限公司值勤員羅聆月提出疑問:「那房東跟租客,誰要看監視器?」若群組中的人都有相同權限,可以看到整個社區所有的監視器畫面,可能會牽涉到隱私問題,羅聆月說:「就等於你家一直被監視。」但他也認為,只要解決隱私可能被侵犯的疑慮,此裝置能有效的提升觀看監視影像的方便性。目前,該保全裝置已申請到兩項發明專利(註二)。團隊成員、健行科大資工系學生徐啟翔希望此系統日後能與其他機器連動,讓該裝置具有更多功能。以運用於農場為例,他提到,「現在只能警示入侵者與通知管理員,沒辦法針對當下的情況阻擋或是抓補。」團隊盼此項技術未來可以應用在更多不同的面相,普及用於社會。註二:兩項專利分別為「社群化之監視訊息通知系統」、「具社群化設定與通知功能之多功能保全裝置」。 健行科技大學資訊工程系學生徐啟翔,希望未來能連動更多功能,應用於各種領域。 圖/陳維魁提供
吸取管增旋轉設計 乳液瓶一滴不剩
新知
第1730期
吸取管增旋轉設計 乳液瓶一滴不剩
2020-09-30
【記者崔兆慧台北報導】日常生活中舉凡洗沐用品、化妝保養溶液等,按壓瓶都是常見的容器,但當瓶內液體即將用盡時,剩餘部分卻很難吸出。為了解決此問題,萬能科技大學化妝品應用及管理系學生戈淑婷,將現有按壓瓶改良成「自動旋轉兩用式按壓乳液瓶」,讓瓶中液體能被完全使用。該作品於9月24日在2020台灣創新技術博覽會中展出。 「自動旋轉兩用式按壓乳液瓶」產品近照,外觀與一般按壓瓶無異,但吸管下方加裝反漏斗,可幫助吸收剩餘液體。 圖/崔兆慧攝自動旋轉兩用式按壓乳液瓶的外觀如普通的瓶子,但在容器內的吸管尾端加裝反漏斗型結構,用於加強吸力。戈淑婷將瓶頭改成兩段式按壓,第一段按壓時,吸管會先吸起容器中乳液,到了第二段按壓,則運用下壓力道,讓吸管帶動下方反漏斗型結構在瓶子底部旋轉,進而吸取剩餘乳液,改善普通吸管吸取範圍過小的問題。如此一來,瓶中液體就能被徹底用完而不浪費。 萬能科大化妝品應用及管理系戈淑婷設計之「自動旋轉兩用式按壓乳液瓶」草稿圖,設計相當簡單卻很實用。 圖/戈淑婷提供戈淑婷提到自己平時就有化妝的習慣,他說:「按壓瓶裝的美妝用品使用到最後都會按不出來,覺得很浪費,直接丟掉又擔心造成環境汙染。」透過這樣的生活經驗,使她產生研發新型乳液瓶的想法。民眾吳婷軒也表示說:「洗髮精用到最後裡面都還剩一堆,這樣的設計對此可以有很大的改善。」 戈淑婷親自示範使用方式,雖然簡單又直觀,卻能改善過去瓶底剩餘液體問題,期待未來能夠廣為使用。 圖/崔兆慧攝此外,若僅在容器內的吸管尾端加裝反漏斗型結構,只能達到加強吸力的效果,下壓後旋轉的設計,才是達成完全吸取液體的關鍵。戈淑婷提及,「好神拖」是此構想的靈感來源,他說:「當時想,如果能像好神拖一樣下壓後旋轉,這樣會旋轉的反漏斗,就能吸取更大的面積。」 「就算貴50元還是願意購入試試看!」民眾王惠君闡述其對於商品化購買意願的看法。戈淑婷也認為,此作品雖簡單卻實用,具有商品化的潛力,不過他坦言,現階段的成品還只是雛形,要找到適合的零件與配合廠商很困難,由於自身並非機械相關科系,必須先有熟悉機械原理的人幫忙,下一步則希望產品能夠量產。
環境監測系統結合雲端 利使用者掌握即時空氣品質
新知
第1708期
環境監測系統結合雲端 利使用者掌握即時空氣品質
2019-10-09
【記者蔡淳宇綜合報導】鑒於近年空氣品質不佳,PM2.5的監測越來越受矚目,健行科技大學資訊工程系教授陳維魁,指導該系學生謝維哲、謝建廷、紀曜安與黃聖凱等人,發明「隨身型環境品質偵測系統」。透過小型的隨身偵測裝置,讓使用者了解所在地的空氣品質狀況,並於9月28日「2019年台灣創新技術博覽會」發明競賽中獲得銀牌獎。隨身型環境品質偵測系統包含隨身偵測裝置與雲端資料系統,其中,隨身偵測裝置中的PM2.5感測器所測到數值,經過Arduino板(註1)判讀後,會顯示在裝置的螢幕上,供使用者檢視。因此,使用者隨身攜帶身分證大小的偵測裝置,便能得知所在地的PM2.5數值及空氣品質。此外,裝置也會傳送該偵測結果、GPS定位資訊到雲端資料庫,經過系統的紀錄後,呈現於該系統網站的地圖上。 註1:Arduino板(Arduino nano board),用以控制運算,判讀PM2.5數值所代表的空氣品質狀態。 蒐集的數據同時傳送至雲端資料庫,並顯示在該系統網站的地圖中,讓更多人了解所在地的空氣品質。 圖/學生團隊提供目前行政院環境保護署提供的空氣品質監測資訊,是大範圍且非即時的資料,「因此數據的參考價值不高。」陳維魁說明發明該系統的動機,他與學生團隊為解決資料不精確的缺陷,投入半年的時間研發該系統。相較市售產品,此裝置包含GPS定位器和能幫助連上網路的處理器,將偵測結果同步上傳雲端資料庫,如此,該數據並不限於個人,而是人人都能透過網站,查詢空氣品質資訊。主要負責建構雲端資料系統的謝維哲提到,傳送資訊至雲端資料庫看似容易,但研發過程中,經常需要修改程式,才能避免資料漏傳的情形發生,也是因為不斷地更正,才能有現在的成果。而謝建廷因為家中經營金紙店,常有焚香的氣體產生,於是他也將該系統應用於自家,「一方面是做測試,也可以順便知道家裡現在的空氣品質。」他解釋。 陳維魁與學生團隊用半年的時間研發該系統,盼解決官方資料不精確的問題。 圖/蔡淳宇攝陳維魁表示,「希望未來能多推廣此系統。」讓民眾不僅了解自己生活場域的空氣品質狀態,也有利他作用。而民眾王郁婷則認為,該系統若能普及,蒐集到的資訊將會更完整,空氣品質資料的參考價值也會提升,她也提到:「或許這些資料之後還能有更多用途,比如政府機關或學校,可以拿來做進一步的研究。」
逢甲改良量子點顯示器 保留顏色純度降成本
新知
第1707期
逢甲改良量子點顯示器 保留顏色純度降成本
2019-10-03
【記者徐品蓁台北報導】量子點顯示器能夠使螢幕呈現的色彩更加逼真產品卻都要價不菲。逢甲大學光電科學與工程學系教授賴俊峰與其學生團隊創新研發的量子點顯示裝置為量子點發光二極體(Quantum Dot LEDs),也就是將量子點加入LED中。此研發在200多件展品中脫穎而出,獲選為科技部亮點科技,並於「2019創新技術博覽會」登場。 逢甲大學光電系教授賴俊峰在展覽現場向民眾介紹研發技術及成果。 圖/徐品蓁攝為因應現今超高畫質8K(註1)顯示器時代,目前市面上常見的量子點液晶顯示器(liquid-crystal display, LCD)(註2)及電視大多使用三星研發之量子點技術,依照螢幕尺寸大小,將量子點製作成薄膠膜,使螢幕能夠顯示的色域增廣,顏色純度更高(不混有其他色調),此舉卻也會耗費大量成本。而該團隊研發之新量子點技術有別於傳統,將現有的量子點縮小改良放至LED背光模組(Backlight Module)(註3)中,不但保留量子點高顏色純度的優勢,也可大幅降低材料花費。 註1:8K ,是目前市面上解析度最高的超高畫質顯示,長寬像素達到7680*4320,總像素也比 4K 多了 4 倍、比 1080P 多了 16 倍。(參考自維基百科)註2:液晶顯示器(Liquid-crystal Display, LCD)為平面薄型的顯示裝置,由一定數量的彩色或黑白畫素組成,放置於光源或者反面前方。主要原理是以電流刺激液晶分子產生點、線、面配合背部燈管構成畫面。(參考自維基百科)註3:背光模組(Backlight Module)為LCD顯示器之發光源,主要由光學薄膜、導光板、LED光條,加上背板及膠框等機構件組成。(參考自揚昇照明股份有限公司網站) 在傳統量子點技術中,將金屬元素鎘以化學合成的方法形成晶體結構,大小約在15到20奈米。此晶體結構製作成膠膜型態時,將會受到保護,不受光線、水氣及氧的影響,但若是將其直接放入LED中,發光效率都會明顯下降。參與研發的逢甲大學光電系碩士班學生田育榤說明,為解決此問題研究團隊將原始的量子點新增保護層,以隔絕眾多因素的影響,維持發光效率。將量子點放入LED的技術,研究團隊也可自行完成,但速率與廠商相差甚遠,賴俊峰表示,因此此次的研發以產學合作的方式進行。田育榤也分享:「手工製作時,膠料沒辦法去控制,誤差會很大,也會花費很多時間。」因此團隊主要由最原始的化學材料開始合成,製作出新研發的量子點,再交由廠商製造成品進行各項驗證,進而負責改善。 展覽桌上擺放研發之量子點背光模組、材料、一般使用之膠膜等展示品供民眾了解。 圖/徐品蓁攝參展民眾王鵬堯,當日在展區被量子點的名稱吸引,他指出,傳統的LCD顯示器是冷陰極螢光燈管(Cold cathode fluorescent lamp, CCFL)(註4)加上濾色片(註5),透過紅綠藍三色交錯去產生顏色;而LED屬於第二代光源,但因LED顯示出的光譜(註6)寬廣,經過濾色片後,形成的顏色純度差,此次研發的量子點LED因頻譜(註7)較窄,且經過濾色片後,可形成更高色純度的光,「這項技術可能改變LED二代顯示器成為三代顯示器。」王鵬堯大膽推測。 註4:冷陰極螢光燈管(Cold cathode fluorescent lamp, CCFL)是一種光源,使用高壓電激發水銀蒸汽產生紫外線,然後紫外線激發管內的螢光塗層以發出可見光,具有輕薄、質量輕、省電等優點。(參考自維基百科)註5:濾色片,是對色光具有吸收、反射和透過作用的染有顏色的透明片。(參考自華人百科)註6:光譜,光源由不同的顏色所組成,各顏色的光有不同的頻率,光的顏色表示其頻率,而明暗表示其比例的多寡,此頻率稱為光譜。(參考自維基百科)註7:頻譜,以振幅來表示一個訊號是由哪些頻率的弦波所組成,也可以看出各頻率弦波的大小及相位等資訊,包括可見光(顏色)、音樂、無線電波、振動等都有訊號可用頻譜檢視。(參考自維基百科) 相較於一般液晶螢幕顯示(左),改良後量子點顯示裝置(右)在顏色顯示度上更加飽和。 圖/徐品蓁攝目前量子點創新技術已通過環境改變測試及可靠度發光效率達到流明數衰減 (Lumen Depreciation) L50測試,也就是LED點亮10000小時後,發光效率仍達50%。通過這些測試的量子點LED已達到可量產標準,而下一個目標便是將可靠度提升至發光效率達到L80,「未來市面上看到的量子點顯示器都會是使用我們這個技術的。」賴俊峰自信說道。
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