工研院研磨拋光機器人助水五金業升級（研磨拋光機器人）

工研院協助彰化水五金產業建制機器人研磨拋光技術，協助產業成功打開智慧工業大門，并榮獲產創獎地方產業創新典范獎項。彰化水五金聚落在工研院的幫助下進行產業轉型升級，往自動化并導入人工智能發展，扭轉水五金骯臟、辛苦、危險產業的舊有印象。

工研院研磨拋光機器人協助水五金聚落轉產業形象

彰化頂番婆地區是全球知名的水五金重鎮，約六平方公里的面積創造出高達六百億元的產值，也養大了一個個頂番婆囝仔。在全球化沖擊下勞力密集的水五金業者開始移往海外，水五金養大的下世代有更好的教育、更高的眼界，在離開與留下的抉擇間，白手起家的父執輩正想方設法，讓水五金產業改頭換面為下一代保留安身立命的所在。

工研院研磨拋光機器人助中小企業升級

研磨拋光機器人現已進入第二代，新增在線編程軟件、機器人視覺、復合型研磨拋光設備硬件三大專利技術，一小時內可生成新的研磨路徑，調機時間大幅縮短；機器手臂也加裝攝影機，透過智慧視覺可反饋研磨機及磨拋光路徑與系統模擬間的誤差，并實時調整。復合型研磨拋光設備則可讓機器手臂與研磨機搭配，改善研磨拋光死角，就算復雜設計也難不倒，讓研磨覆蓋率達到1百分之百，自動化程度再升級。
臺灣水五金產業主要由中小企業組成，螞蟻雄兵式的拼搏積累才有今日成果。一生懸命于水五金的吳佾達指出，有了工研院自主開發的機器人廠商得以可負擔的投資成本做自動化升級，不再望著價值好幾億元的進口機器手臂與專屬軟件興嘆，這就是工研院對水五金產業最大的幫忙。
為解決水五金產業勞動力不足，研磨技藝傳承不易的問題，工研院為彰化水五金產業導入機器人研磨拋光技術，建立智慧化制程協助產業成功打開智慧工業大門帶動產業轉型升級，因而獲頒經濟部國家產業創新獎地方產業創新典范獎項。
水五金產品不只水龍頭，舉凡水庫、水廠、民生、工商業、農業、消防到廢水處理等需要調節水量的器具，都屬于水五金產品，產業鏈從鑄造、機械加工、研磨、拋光、電鍍、組裝及應用等，在頂番婆一應俱全。八十年代極盛時期曾匯集約千家左右的上中下游廠商，目前還有六百家，全球約五成水龍頭知名衛浴品牌均來自此地。
然而九十年代因為人工成本等因素，許多大廠陸續移往海外，盡管生產成本降低但制造經驗被當地廠商快速吸收并復制，對臺廠的生存空間造成莫大威脅。加上近年少子化影響，年輕人又大多往高科技、服務業發展，投入水五金產業者越來越少，造成嚴重缺工以及經驗傳承的斷層。

工研院扭轉產業形象讓年輕人留下來

彰化水五金產業發展協會輔導理事長，同時也是隴鈦銅器董事長吳佾達表示彰化水五金產業發展一甲子，有些廠商已傳承到第三代，所幸有工研院幫我們產業轉型升級，往自動化并導入人工智能發展，扭轉水五金骯臟、辛苦、危險產業的舊有印象，讓年輕的一代有意愿、有興趣留下來！一語道盡為人父母對后輩的疼惜。
長期觀察彰化水五金聚落，與許多廠商都有深厚交情的工研院機械與機電系統研究所組長游鴻修表示，工研院智慧機器人團隊花了五年時間，深入了解水五金產業傳統制程所遭遇的困難與需求，研發創新機器人研磨拋光技術、建置水五金示范產線、技轉機器人業者、協助籌組水五金智動化聯盟、以及建立機器人研拋標準五大作法，逐步落實虛實整合機器人自動化研磨拋光解決方案，引領水五金產業升級智慧制造與數位轉型。
在工研院團隊與協助下水五金業者從制程改善、設備優化到工廠計算機化管理，尤其是在制程中最難自動化的部分，皆投注大量研發資源，全方位改善產業瓶頸。例如協助研發設備解決鑄造過程中翻砂、熔煉對環境的負擔、開發機器手臂協助研拋制程自動化，與電鍍所使用的電槽設備以提升鍍膜質量等。
隴鈦銅器引進自動化制程斥資上億元的新廠，簇新的外墻在陽光下閃閃發亮，吳佾達難掩興奮。年輕時我就在頂番婆當學徒，現在也六十多歲了，這個新廠就是我退休前最大的計劃。自述佃農出身，吳佾達只手拼出水五金事業的一片天，現在他想再拼一次，將成果送給后輩。

研磨拋光機器人記錄老師傅研磨手法、解水五金人才荒

綠油油的稻田間矗立著與民宅無異的兩層樓建筑，很難想象世界知名精品金屬件、運動表、名牌鏡框都送到這里鍍上閃亮吸睛的色澤！滿益金科技做的是真空濺鍍，是頂番婆極少數的鍍膜廠。六年級生的總經理張家烈對新科技充滿熱忱接受度也高。鍍膜無污染但成本高，會找我們的，多半都是具有高附加價值的產品。
滿益金鍍膜的生意在頂番婆的占有率高達八成，因此他積極進行垂直整合，投入研磨拋光制程。當初是因為請不到研磨師傅，加上看過很多國外研磨拋光的機器手臂，深知自動拋光是趨勢，工研院找上門來一拍即合。張家烈說希望結合機器手臂與傳感器，記錄研磨師傅的手法經驗與力道，讓研拋制程更智慧、有效率。
張家烈拿起一支沉甸甸、曲線稜角俱美的水龍頭。我們用這支，拿到德國紅點與臺灣設計大獎，生產難度極高的水龍頭來讓機器手臂磨，如果這支沒問題其他水龍頭八成也沒問題。實際導入工研院研磨拋光機器手臂后研磨覆蓋率可達百分之八十以上，且機器手臂研磨出的線條更有型，甚至勝過人工研磨。更重要的是過去生產線至少需請三位有經驗的研磨師傅進行研磨，機器手臂加入后只需請一點五位一般年資的師傅，補足機器手臂無法完成的百分之二十部分。這對面臨人才荒的水五金產業，可謂天降甘霖。
張家烈仔細比較人工研磨與機器手臂：使用機器手臂研磨需精準設定水龍頭尺寸，每一個水龍頭尺寸都需相同才有辦法研磨；而人工研磨則不需要。如此一來必須在研磨前端增加一道加工設計工序，讓水龍頭粗胚的尺寸可以定下來，但多一道工序也會增加成本，因此使用機器手臂研磨的水龍頭適合定位在少量多樣的高端市場。以質量而言人工研磨會因為師傅的手法不同而有不同質量，有些在電鍍后會產生線條，有些則光亮如鏡；至于機器手臂研磨則可確保產品質量一致。
滿益金建置機器手臂近半年，經過功能驗證測試后，接下來將進入正式量產，并逐步擴增手臂設備滿足訂單需求。張家烈表示高階市場的訂單需求是持續存在的，工廠必須升級技術才能跳脫紅海市場。張家烈對智慧機械的潛力很有想法：過去人工研磨可以邊磨、邊看，磨到滿意為止，但機器手臂則需整批磨完后透過人力檢查來補強，我希望機器手臂增加視覺感測功能，看到還有缺陷可自動研磨，提升研磨覆蓋率。

和成導入工研院二代水龍頭研磨拋光機器人

衛浴大廠和成欣業攜手工研院導入其第二代研磨拋光機器人，自建置第一條水龍頭研磨機器人產線有成，使水龍頭研磨的產能增加百分之二十，現在透過第二代技術的精進能有效降低機器人產線的調機時間，從過去要花一天的編程時間縮短到僅剩一小時，將提高和成水龍頭百分之十五的產能。臺灣水五金產業中水龍頭因為復雜的外型，使其成為全世界最難磨的水五金工件，過去和成在尚未接觸工研院前，生產線上的機器手臂都是靠人工教導其研磨路徑，往往耗費大量時間調機，和成表示機器人不僅采用人工教點，加上模擬與現場環境時有落差，因此光是一來一往的調機就要消耗十四天。
工研院先為和成導入第一代研磨拋光機器人，建置水龍頭機器人生產線，透過離線編程取代人工教點產生研磨路徑，已能將編程時間縮短為一天。今年工研院再度為和成導入第二代研磨機器人，由于其將離線編程改為在線編程自動修正路徑，能夠再度大幅縮短調機時間，從一天大幅減少到一小時，未來可協助和成達到快速換線、少量多樣的生產模式。
此次在工研院的第二代=研磨拋光機器人中，主要新增在線編程軟件、機器人視覺、復合型研磨拋光設備硬件三創新專利技術，特別是在復合型研磨拋光設備硬件搭配軟件動態計算，可應對復雜的水龍頭外型，讓研磨角度無死角。工研院機械與機電系統研究所胡竹生所長也指出，此次二帶研磨拋光機器人加入的機器視覺，是讓虛擬與現實環境的整合能夠達到無縫對接的關鍵之一，他透露，未來該機器視覺除了第一步可減少虛實整合的誤差外，第二部還可透過影像辨識進行品檢。

研磨拋光機器人可自動生成并實時修正加工路徑

工研院開研磨拋光機器人現也已進階到第二代，新增三維視覺還可實時修正加工路徑。衛浴大廠和成就導入由工研院開發的網宇實體研磨拋光機器人系統，藉由虛實整合技術，透過離線自動生成加工路徑取代人工教點，不到五分鐘一個水龍頭就能研磨完成。
水五金產業在研磨拋光的制程上，因為制品外型有許多曲面孔洞等復雜結構，最難的部分是曲面與稜線的加工。復雜外型所生成的制程難度也讓過去水五金產業教難導入自動化，即便導入機器手臂后，也因為加工路徑的復雜，使機器手臂人工教點操作的難度增加，工研院分析平均調機時間要耗時十四天。
因此水五金產業導入機器人就更需要更高的路徑精度和穩定度。以衛浴大廠和成位于鶯歌的工廠為例，一個月要生產二點四萬個水龍頭，導入機器手臂除提高生產效率外也解決人力缺工問題，平均一個水龍頭研磨時間從人工要耗時五百七十六秒，縮減至只要二百七十秒。為加速機器手臂的生產效率，和成導入工研院開發的研磨拋光系統，改善過去人工教點的復雜作業，主要系透過虛實整合的概念，透過軟件上載入水龍頭工件、機器人與砂帶機等的模型，就可以離線生成機器人的研磨拋光路徑，將過去十四天的調機時間縮短為一天。
工研院表示由于金屬工件的設計圖面和實物本身會有誤差存在，容易造成研磨拋光質量不如預期，而工研院在今年臺灣機器人與智慧自動化展上也展示這套已升級版本的系統。其新增三維視覺進行設備定位，透過在線路徑編程技術，在機器手臂的手眼協調控制下可達成實時反饋，修正拋光研磨的加工路徑讓加工質量趨于穩定。此外透過傳感器的加值效應，也可以預防工作區域機臺間碰撞情況發生。
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