即使如今机器视觉技术蓬勃发展，惟若检视其在制造业应用，仍须提升精度、弹性，以达到智慧减碳制造目标；同时支援次世代产品如半导体、电动车不断推陈出新，提供量测可追溯性解决方案。

自从10馀年前因工业4.0浪潮引领制造业开始在制程中进行监控、搜集资讯，以及终端产品全检趋势，如何藉智慧制造兼顾弹性、高速高精密，并维持产能及良率能便成关键；加上还须符合现今增效减碳趋势，相关自动化光学检测整合解决方案便应运而生。

当今年6月三丰仪器（Mitutoyo）举行在台湾成立35周年展会上，出身工研院背景的勤益科大教授彭达仁，便以「绿色智慧化制造发展趋势与应用」为主题，回顾他自2015年叁与工研院在南投中创园区的专案。当时工业4.0风潮才刚起步不久，工研院便透过最早开放通讯协议的Mitutoyo三次元量测平台，与FANUC工业机器人连网，加工不同特徵的工件；并透过扫描QR-code来取得各自所需的量测程式、数据资料之後，再搭配工研院开发的量测资料库、品管资料统计软体，设定不同尺寸的上下限记录与判别依据。

直到2018年工研院智慧机械科技中心正式进驻台中精机园区，打造4.0智慧制造示范产线之後，虽然当时包括上下料AGV/机器人、CNC加工中心机及控制器，都已达到一定的自制程度，但到了最後一关尺寸检验时，仍需有高度可信赖量测设备加以整合，所以在料盘上便采用RFID取代QR code，与三次元量测平台、制造执行系统（MES）整合数据资料，并透过CAD介面规划量测路径与程式。

彭达仁指出，尤其是在现今导入绿色制造、弹性制造系统（FMS）的智能自动化制造浪潮下，势必增加对於线上量测需求，相关供应链及SI系统整合商生态系也随之逐渐完善，并将现今生产线上耗能概分为2大类：Main units，即CNC工具机主轴移除材料的耗能，约占20%~30%；Support units，周边自动化设备及系统运行过程，则约占耗能70%~80%。

至於可节能的手法，则除了采取变频马达、按需求调配供应滑油之外，还包括提高切削效率，也就是在整条FMS生产线上进行机台上/下料作业，尽量省下传统人工拆装夹治具、清除缠屑等浪费机台运行的时间，达到「让机台不等人」目标，只要在关门後专注加工生产，减碳效果比起关闭厂内照明或空调系统更隹，也符合欧洲昂贵人力成本与台湾缺工环境等困境。

因此，随着加工效率及Ra表面品质越来越高，降低能耗同时也代表着高风险，业者对於自动化硬体与MES连结时的精度要求递增，必须经由量测仪器在机上或线上加以解决。彭达仁指出：「在绿色工具机制造技术趋势下，为了降低能耗而提高效率，势将增加品质变异，必须要透过更密集监控，以保持产品品质稳定；以及复合自动化也将要求维持更高的多制程工件品质稳定性等，都导致从产线到量测室的品质监测需求增加。」

然而，「若在CNC加工机上采用测头、探针或影像检测，难免会占用加工时间；线上离机检测，则恐会影响精度。」彭达仁说，此时便有赖於零点对位快换系统解决，以确保在CNC加工机、三次元量测平台搬运过程中维持精度，并提升机台稼?率，对於体积越大的工件效益越明显，还可避免碰撞机台。藉此无缝接轨後续加工制程或仓储设备，让生产更弹性且有智慧，成为厂内升级机器人自动化系统的前哨站。

图1 : 台湾三丰在研讨会上一次展示多款量测技术与产品，涉及3D、非接触、自动化等全面数位整合应用。

台湾三丰强调量测可追溯性 展现数位化整合实力

这次台湾三丰也在研讨会上一次展示多款量测技术与产品，涉及3D、非接触、自动化等全面数位整合应用。於「量测应用主题展」共分为3大主题专区，包括：

一、数位化：帮助企业提供准确量测数据，降低人为抄写错误与即时对应品质决策，增强全球化竞争力；

二、自动化：即透过QR-CODE & RFID与工业机器人等系统完整结合，以提升稳定和可靠的生产力，且符合市面上例如 MT-Connect、OPC UA、Ethernet、TCP/IP、CC-Link、PROFINET等各种通信标准；

三、智慧化：系由三丰SMS（Smart Measuring System）提供量测机台，以执行即时监控、量测数据，并即时传输与分析、量测机台校正周期即时提醒等各种智慧量测模组。

台湾三丰表示，量测在现今制造过程中占有不可或缺的重要性，「若无法量测的东西也无法加工」！同时须从量测仪器的量测可追溯性（Traceability）考量，强调其校正量测结果能不间断、通过更上一层的标准件及校正仪器，进行不确定度评估，并符合JIS和ISO等工业规范、通过第三方认证和登录，此对於确保零组件量测结果的可靠性至关重要！

Mitutoyo则是目前唯一建立内部校正系统，与日本国家标准同等技术装置的公司，可提供3种主要类型的长度标准，包含：长度量测用雷射光源、端点和线刻标准等校正服务，擅长为客户从设计、制造、组装阶段量测各式工业产品的尺寸和形状，以确保可充份发挥其效能。

进而将量测工具数位化整合应用的好处，则在於可藉此同步提升检查效率与良率，而不必担心当产品从抽检变为全检时的品检人力不足；且因为简化步骤，减少传统手抄记录过程中发生错漏，或不必要浪费的时间和空间。进而透过有/无线方式、双向通讯传输数据，同时完成量测和制表，建立更完善品质管理体制，以防止产出不良品；并将数据集中管理更容易，有效提升品质的可视化和量测可靠度。

影像量测技术及软硬体 支援电动车、半导体需求

这次台湾三丰也同步展出多款影像量测系统，包含Mitutoyo自1980年代中期就已经制造并销售的CNC画像测定仪Quick Vision系列，凭藉优异的边缘检测和照明功能，包含先进光学镜头相机，拍摄放大影像，可用来量测轻薄短小的电子与半导体零件、精微加工品与医疗仪器等零件的细微形状；并经由非接触的影像量测技术，检出工件边缘，以避免受到破损、污染或变形，适用於量测要求高洁净度的电子与半导体零件、树脂成型软质品、与压模成型的薄形品。

同时利用长期累积的影像处理技术与高速工作台控制能力，可针对量测项目较多或量产工件的制程管理，高速进行工件的多点量测；透过高性能的影像自动对焦及非接触位移感测器，以实现高精度的高度量测；并搭配操作介面人性化的软体，满足在非接触式量测工件尺寸领域里，对於小型、高精度和高吞吐量等各种要求。

例如，因应现今电动车发展已成为主流，传统汽车零组件的核心引擎也换成了马达、电池等，Quick Vision即可应用於所需多制程量测，针对形状较薄，而难以接触量测的马达铁心层压前单品，以及须以超低速量测微小凹凸形状的燃料电池隔板、高速量测细微形状的变频器半导体零件等，协助汽车制造业未来的品质管理作业。除了透过原有3D CAD模型影像，以建立程式功能外，Quick Vision亦可离线建立影像及接触式测头的程式，并藉由提升QV本体的运转率，以缩短前置作业时间。

包括半导体市场，也都将随着车用或人工智慧（AI）需求而水涨船高。Quick Vision系列的QV STREAM PLUS，则可经由本体驱动系统与量测相机闪光灯同步、瞬间自动追踪对焦（TAF）功能，以实现在不停机状态下进行高速量测，防止半导体制造时不可或缺的气体喷头（Shower Head），其众多孔洞尺寸与异物混入，将大幅缩短工时；并经由增加量测取样数，预防量产时出现不良品；透过导入缺陷检查软体DDPAK，即除了尺寸量测外，还能轻易追加脏污、毛边、破损等缺陷检查功能，可检测出过去在尺寸量测中无法掌握的产品缺陷。

图2 : 包括半导体市场，Quick Vision系列也都将随着车用或人工智慧（AI）需求而水涨船高。（source：Mitutoyo）

睿生光电聚焦AXI 深化TFT-PD系列产品

此外，目前工业生产领域的影像检测技术，可概略分为：自动光学辨识系统（Auto Optical Inspection；AOI），系应用影像技术来比对产品与标准影像间的差异，并判断是否符合标准，可用於检测SMT组装线电路板焊接品质及IC封装缺陷。

惟其缺点在於仅能检测元件表面无遮蔽处。自动X射线检测机（Auto X-Ray Inspection；AXI），则是利用X光的透视特性优势，使之能用於非破坏性、侵入性的检测场域，如可穿透表面检查元件下的焊点品质、产品内部结构或包装後的内部状况。

图3 : 自动X射线检测机AXI利用X光的透视特性优势，使之能用於检测元件下的焊点品质、产品内部结构或包装後的内部状况。（摄影：陈念舜）

根据市调机构SPER Market Research公司资料显示，现今全球X光感测器的市场规模可??从2021年29.5亿美元成长到2030年的53亿美元，年复合成长率达6.79%；Yole Research还预估2024年工业应用的数位X光感测器规模约3亿美元、2018-24年复合成长率高达9.1%。亚太地区则是全球最重要的制造业生产基地，在安捷伦、奥宝等国际检测设备大厂近10年已逐步退出AOI、AXI市场後，台湾厂商正逐渐抢进这块空白地盘。

图4 : 根据市调机构SPER Market Research资料显示，现今全球X光感测器的市场规模可??从2021年29.5亿美元成长到2030年的53亿美元，年复合成长率达6.79%。（source：睿生光电）

且有别於现今主流的互补金氧半导体（CMOS）技术，业者若能采用非晶矽制程（a-Si）薄膜液晶-光电二极体（TFT-PD）架构的检测设备，不仅解析度隹、可轻薄化，还可在大尺寸检测上更具有成本优势，可用在ICT产业及食品安全检测。

面板大厂群创集团旗下子公司睿生光电，则已涉猎数位式X光平板感测器（X-Ray flat panel detector；X-ray FPD）领域长达20年，相较於传统底片式X-Ray检测具备的优势，包含：光学反应灵敏，拍摄时间较短；且不必冲洗底片，成像快速又可呈现多层次影像，以进行数位处理。

而在高阶及动态的产品开始采用氧化物半导体（Indium Gallium Zinc Oxide；IGZO）技术，以善用本公司在新技术上领先的优势，拓展高阶、高毛利产品的销售量。虽然本公司客户及产品布局目前领先市场，仍有可能因为市场对新技术产品的需求转换速度快於预期，导致现有产品的销售量下滑、影响公司的收益。

自2019年从群创X光感测器事业部门分割至今，睿生已成为少数能一站式提供TFT-PD画素电路设计、X-ray FPD元件设计制造及模组的垂直整合供应商，提供客户在产品制造策略上有较多的选择弹性，2022年分占其营收78%、19%；并与供应链夥伴共同开发适用於制造场域的X光检测设备，实际导入应用於群创电视生产线上的包装缺件检测。

X光平板感测器的市场规模约维持每年平均6.79%成长。以及为因应更多元的检测场域及应用层面，产品由静态演进为半动态及动态也是是市场趋势，也因此需求元件能支应更高的画面更新率。睿生近年来还积极推出多款毛利率较高的TFT-PD升级型产品，布局工业等多元应用场域。

睿生光电董事长杨柱祥表示，由於该公司拥有完整的产品及技术开发团队，在感测器技术TFT-PD产品销量更是领先全球，目标要做全球数位X光系统的眼睛，提供数位X光感测元件、模组及检测设备研发、设计与销售等一站式服务，提供客户不同营运模式的选择；一条龙生产，则可提升品质稳定性与成本竞争力。

为使X光感测器的解析度提升、耗电量降低、移动检测装置更轻薄，并可应用在动态检测的领域。睿生在技术时领先同业，使用氧化物半导体「氧化????锌（Indium Gallium Zinc Oxide；IGZO」结构，加快读取速度。还可用於动态X光扫瞄；软性PI基板产品取代玻璃，提供产品良好的摔落保护及轻量化能力，而成为可移动式产品，二者占营收比重可??由2022年的25~30%增至2023年的35~40%。虽然全球景气可能影响一般X-ray FPD短期需求，惟此为公司长期营运成长动能，有??受惠IGZO在大尺寸动态平板感测器渗透率提升。

图5 : 自2019年从群创X光感测器事业部门分割至今，睿生已成为少数能一站式提供TFT-PD画素电路设计、X-ray FPD元件设计制造及模组的垂直整合供应商。（source：睿生光电）

随着用於动态X光检测的产品线逐步拓展，未来工业用、生产线用X光检测设备的市场将出现快速成长，并逐步进入半导体、锂电池的精密检查，可??在X光影像服务开创新局，而睿生後续产品则可??藉由完整的技术布局与多样性的产品组合，带来相当可观的营运动能。

即使IGZO产品尚未成为主流，睿生已启动下一世代的低温多晶矽-主动画素感测器（Low Temperature Poly-Silicon - Active Pixel Sensor；LTPS-APS）及钙??矿技术的研发案，以使产品未来能适用於更高影格率的动态应用，提前布局3~5年後的新技术及产品，以确保持续为新技术及规格的领跑者。随着工业 4.0、智慧制造、AI辅助 分析等技术的进步，对於非破坏性检测的需求也逐步提升；数位 X光摄影可作为产品检测、管路检测等用途，在制造业领域将有很大的成长性，目前智慧制造和电动车X光的市场需求慢慢展开，未来将抢攻更大的市场。

**刊头图来源（摄影：陈念舜）