政大大學報

「都卜勒效應」辨材料瑕疵 崑山科大創頻率檢測法

2021/11/03 21:41:26

【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