即使如今機器視覺技術蓬勃發展，惟若檢視其在製造業應用，仍須提升精度、彈性，以達到智慧減碳製造目標；同時支援次世代產品如半導體、電動車不斷推陳出新，提供量測可追溯性解決方案。

自從10餘年前因工業4.0浪潮引領製造業開始在製程中進行監控、蒐集資訊，以及終端產品全檢趨勢，如何藉智慧製造兼顧彈性、高速高精密，並維持產能及良率能便成關鍵；加上還須符合現今增效減碳趨勢，相關自動化光學檢測整合解決方案便應運而生。

當今年6月三豐儀器（Mitutoyo）舉行在台灣成立35週年展會上，出身工研院背景的勤益科大教授彭達仁，便以「綠色智慧化製造發展趨勢與應用」為主題，回顧他自2015年參與工研院在南投中創園區的專案。當時工業4.0風潮才剛起步不久，工研院便透過最早開放通訊協議的Mitutoyo三次元量測平台，與FANUC工業機器人連網，加工不同特徵的工件；並透過掃描QR-code來取得各自所需的量測程式、數據資料之後，再搭配工研院開發的量測資料庫、品管資料統計軟體，設定不同尺寸的上下限記錄與判別依據。

直到2018年工研院智慧機械科技中心正式進駐台中精機園區，打造4.0智慧製造示範產線之後，雖然當時包括上下料AGV/機器人、CNC加工中心機及控制器，都已達到一定的自製程度，但到了最後一關尺寸檢驗時，仍需有高度可信賴量測設備加以整合，所以在料盤上便採用RFID取代QR code，與三次元量測平台、製造執行系統（MES）整合數據資料，並透過CAD介面規劃量測路徑與程式。

彭達仁指出，尤其是在現今導入綠色製造、彈性製造系統（FMS）的智能自動化製造浪潮下，勢必增加對於線上量測需求，相關供應鏈及SI系統整合商生態系也隨之逐漸完善，並將現今生產線上耗能概分為2大類：Main units，即CNC工具機主軸移除材料的耗能，約占20%~30%；Support units，周邊自動化設備及系統運行過程，則約占耗能70%~80%。

至於可節能的手法，則除了採取變頻馬達、按需求調配供應滑油之外，還包括提高切削效率，也就是在整條FMS生產線上進行機台上/下料作業，盡量省下傳統人工拆裝夾治具、清除纏屑等浪費機台運行的時間，達到「讓機台不等人」目標，只要在關門後專注加工生產，減碳效果比起關閉廠內照明或空調系統更佳，也符合歐洲昂貴人力成本與台灣缺工環境等困境。

因此，隨著加工效率及Ra表面品質越來越高，降低能耗同時也代表著高風險，業者對於自動化硬體與MES連結時的精度要求遞增，必須經由量測儀器在機上或線上加以解決。彭達仁指出：「在綠色工具機製造技術趨勢下，為了降低能耗而提高效率，勢將增加品質變異，必須要透過更密集監控，以保持產品品質穩定；以及複合自動化也將要求維持更高的多製程工件品質穩定性等，都導致從產線到量測室的品質監測需求增加。」

然而，「若在CNC加工機上採用測頭、探針或影像檢測，難免會占用加工時間；線上離機檢測，則恐會影響精度。」彭達仁說，此時便有賴於零點對位快換系統解決，以確保在CNC加工機、三次元量測平台搬運過程中維持精度，並提升機台稼?率，對於體積越大的工件效益越明顯，還可避免碰撞機台。藉此無縫接軌後續加工製程或倉儲設備，讓生產更彈性且有智慧，成為廠內升級機器人自動化系統的前哨站。

圖1 : 台灣三豐在研討會上一次展示多款量測技術與產品，涉及3D、非接觸、自動化等全面數位整合應用。

台灣三豐強調量測可追溯性 展現數位化整合實力

這次台灣三豐也在研討會上一次展示多款量測技術與產品，涉及3D、非接觸、自動化等全面數位整合應用。於「量測應用主題展」共分為3大主題專區，包括：

一、數位化：幫助企業提供準確量測數據，降低人為抄寫錯誤與即時對應品質決策，增強全球化競爭力；

二、自動化：即透過QR-CODE & RFID與工業機器人等系統完整結合，以提升穩定和可靠的生產力，且符合市面上例如 MT-Connect、OPC UA、Ethernet、TCP/IP、CC-Link、PROFINET等各種通信標準；

三、智慧化：係由三豐SMS（Smart Measuring System）提供量測機台，以執行即時監控、量測數據，並即時傳輸與分析、量測機台校正週期即時提醒等各種智慧量測模組。

台灣三豐表示，量測在現今製造過程中占有不可或缺的重要性，「若無法量測的東西也無法加工」！同時須從量測儀器的量測可追溯性（Traceability）考量，強調其校正量測結果能不間斷、通過更上一層的標準件及校正儀器，進行不確定度評估，並符合JIS和ISO等工業規範、通過第三方認證和登錄，此對於確保零組件量測結果的可靠性至關重要！

Mitutoyo則是目前唯一建立內部校正系統，與日本國家標準同等技術裝置的公司，可提供3種主要類型的長度標準，包含：長度量測用雷射光源、端點和線刻標準等校正服務，擅長為客戶從設計、製造、組裝階段量測各式工業產品的尺寸和形狀，以確保可充份發揮其效能。

進而將量測工具數位化整合應用的好處，則在於可藉此同步提升檢查效率與良率，而不必擔心當產品從抽檢變為全檢時的品檢人力不足；且因為簡化步驟，減少傳統手抄記錄過程中發生錯漏，或不必要浪費的時間和空間。進而透過有/無線方式、雙向通訊傳輸數據，同時完成量測和製表，建立更完善品質管理體制，以防止產出不良品；並將數據集中管理更容易，有效提升品質的可視化和量測可靠度。

影像量測技術及軟硬體 支援電動車、半導體需求

這次台灣三豐也同步展出多款影像量測系統，包含Mitutoyo自1980年代中期就已經製造並銷售的CNC畫像測定儀Quick Vision系列，憑藉優異的邊緣檢測和照明功能，包含先進光學鏡頭相機，拍攝放大影像，可用來量測輕薄短小的電子與半導體零件、精微加工品與醫療儀器等零件的細微形狀；並經由非接觸的影像量測技術，檢出工件邊緣，以避免受到破損、污染或變形，適用於量測要求高潔淨度的電子與半導體零件、樹脂成型軟質品、與壓模成型的薄形品。

同時利用長期累積的影像處理技術與高速工作台控制能力，可針對量測項目較多或量產工件的製程管理，高速進行工件的多點量測；透過高性能的影像自動對焦及非接觸位移感測器，以實現高精度的高度量測；並搭配操作介面人性化的軟體，滿足在非接觸式量測工件尺寸領域裡，對於小型、高精度和高吞吐量等各種要求。

例如，因應現今電動車發展已成為主流，傳統汽車零組件的核心引擎也換成了馬達、電池等，Quick Vision即可應用於所需多製程量測，針對形狀較薄，而難以接觸量測的馬達鐵心層壓前單品，以及須以超低速量測微小凹凸形狀的燃料電池隔板、高速量測細微形狀的變頻器半導體零件等，協助汽車製造業未來的品質管理作業。除了透過原有3D CAD模型影像，以建立程式功能外，Quick Vision亦可離線建立影像及接觸式測頭的程式，並藉由提升QV本體的運轉率，以縮短前置作業時間。

包括半導體市場，也都將隨著車用或人工智慧（AI）需求而水漲船高。Quick Vision系列的QV STREAM PLUS，則可經由本體驅動系統與量測相機閃光燈同步、瞬間自動追蹤對焦（TAF）功能，以實現在不停機狀態下進行高速量測，防止半導體製造時不可或缺的氣體噴頭（Shower Head），其眾多孔洞尺寸與異物混入，將大幅縮短工時；並經由增加量測取樣數，預防量產時出現不良品；透過導入缺陷檢查軟體DDPAK，即除了尺寸量測外，還能輕易追加髒污、毛邊、破損等缺陷檢查功能，可檢測出過去在尺寸量測中無法掌握的產品缺陷。

圖2 : 包括半導體市場，Quick Vision系列也都將隨著車用或人工智慧（AI）需求而水漲船高。（source：Mitutoyo）

睿生光電聚焦AXI　深化TFT-PD系列產品

此外，目前工業生產領域的影像檢測技術，可概略分為：自動光學辨識系統（Auto Optical Inspection；AOI），係應用影像技術來比對產品與標準影像間的差異，並判斷是否符合標準，可用於檢測SMT組裝線電路板焊接品質及IC封裝缺陷。

惟其缺點在於僅能檢測元件表面無遮蔽處。自動X射線檢測機（Auto X-Ray Inspection；AXI），則是利用X光的透視特性優勢，使之能用於非破壞性、侵入性的檢測場域，如可穿透表面檢查元件下的焊點品質、產品內部結構或包裝後的內部狀況。

圖3 : 自動X射線檢測機AXI利用X光的透視特性優勢，使之能用於檢測元件下的焊點品質、產品內部結構或包裝後的內部狀況。（攝影：陳念舜）

根據市調機構SPER Market Research公司資料顯示，現今全球X光感測器的市場規模可望從2021年29.5億美元成長到2030年的53億美元，年複合成長率達6.79%；Yole Research還預估2024年工業應用的數位X光感測器規模約3億美元、2018-24年複合成長率高達9.1%。亞太地區則是全球最重要的製造業生產基地，在安捷倫、奧寶等國際檢測設備大廠近10年已逐步退出AOI、AXI市場後，台灣廠商正逐漸搶進這塊空白地盤。

圖4 : 根據市調機構SPER Market Research資料顯示，現今全球X光感測器的市場規模可望從2021年29.5億美元成長到2030年的53億美元，年複合成長率達6.79%。（source：睿生光電）

且有別於現今主流的互補金氧半導體（CMOS）技術，業者若能採用非晶矽製程（a-Si）薄膜液晶-光電二極體（TFT-PD）架構的檢測設備，不僅解析度佳、可輕薄化，還可在大尺寸檢測上更具有成本優勢，可用在ICT產業及食品安全檢測。

面板大廠群創集團旗下子公司睿生光電，則已涉獵數位式X光平板感測器（X-Ray flat panel detector；X-ray FPD）領域長達20年，相較於傳統底片式X-Ray檢測具備的優勢，包含：光學反應靈敏，拍攝時間較短；且不必沖洗底片，成像快速又可呈現多層次影像，以進行數位處理。

而在高階及動態的產品開始採用氧化物半導體（Indium Gallium Zinc Oxide；IGZO）技術，以善用本公司在新技術上領先的優勢，拓展高階、高毛利產品的銷售量。雖然本公司客戶及產品布局目前領先市場，仍有可能因為市場對新技術產品的需求轉換速度快於預期，導致現有產品的銷售量下滑、影響公司的收益。

自2019年從群創X光感測器事業部門分割至今，睿生已成為少數能一站式提供TFT-PD畫素電路設計、X-ray FPD元件設計製造及模組的垂直整合供應商，提供客戶在產品製造策略上有較多的選擇彈性，2022年分占其營收78%、19%；並與供應鏈夥伴共同開發適用於製造場域的X光檢測設備，實際導入應用於群創電視生產線上的包裝缺件檢測。

X光平板感測器的市場規模約維持每年平均6.79%成長。以及為因應更多元的檢測場域及應用層面，產品由靜態演進為半動態及動態也是是市場趨勢，也因此需求元件能支應更高的畫面更新率。睿生近年來還積極推出多款毛利率較高的TFT-PD升級型產品，佈局工業等多元應用場域。

睿生光電董事長楊柱祥表示，由於該公司擁有完整的產品及技術開發團隊，在感測器技術TFT-PD產品銷量更是領先全球，目標要做全球數位X光系統的眼睛，提供數位X光感測元件、模組及檢測設備研發、設計與銷售等一站式服務，提供客戶不同營運模式的選擇；一條龍生產，則可提升品質穩定性與成本競爭力。

為使X光感測器的解析度提升、耗電量降低、移動檢測裝置更輕薄，並可應用在動態檢測的領域。睿生在技術時領先同業，使用氧化物半導體「氧化銦鎵鋅（Indium Gallium Zinc Oxide；IGZO」結構，加快讀取速度。還可用於動態X光掃瞄；軟性PI基板產品取代玻璃，提供產品良好的摔落保護及輕量化能力，而成為可移動式產品，二者占營收比重可望由2022年的25~30%增至2023年的35~40%。雖然全球景氣可能影響一般X-ray FPD短期需求，惟此為公司長期營運成長動能，有望受惠IGZO在大尺寸動態平板感測器滲透率提升。

圖5 : 自2019年從群創X光感測器事業部門分割至今，睿生已成為少數能一站式提供TFT-PD畫素電路設計、X-ray FPD元件設計製造及模組的垂直整合供應商。（source：睿生光電）

隨著用於動態X光檢測的產品線逐步拓展，未來工業用、生產線用X光檢測設備的市場將出現快速成長，並逐步進入半導體、鋰電池的精密檢查，可望在X光影像服務開創新局，而睿生後續產品則可望藉由完整的技術布局與多樣性的產品組合，帶來相當可觀的營運動能。

即使IGZO產品尚未成為主流，睿生已啟動下一世代的低溫多晶矽-主動畫素感測器（Low Temperature Poly-Silicon - Active Pixel Sensor；LTPS-APS）及鈣鈦礦技術的研發案，以使產品未來能適用於更高影格率的動態應用，提前布局3~5年後的新技術及產品，以確保持續為新技術及規格的領跑者。隨著工業 4.0、智慧製造、AI輔助 分析等技術的進步，對於非破壞性檢測的需求也逐步提升；數位 X光攝影可作為產品檢測、管路檢測等用途，在製造業領域將有很大的成長性，目前智慧製造和電動車X光的市場需求慢慢展開，未來將搶攻更大的市場。

**刊頭圖來源（攝影：陳念舜）