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促台工具機產業智慧化 機械系教師開發「AI即時監控智慧刀把」獲補助

發布日期 : 2022-08-29

 

 刀把是連接工具機主軸與刀具的重要關鍵,有別於傳統只在工具機主軸加裝感測的方式,中正大學機械工程系教授姚賀騰將感測器與電路整合在刀把上,開發了「AI即時監控智慧刀把」,不僅即時分析與調整工具機刀具狀態,也可量化操作參數,讓加工精準化,更通過6項專利申請,因此獲國科會「科研創業計畫」補助580萬。目前中正團隊已委外商品化,未來將與廠商合作測試驗證,盼促台灣工具機產業走向智慧化。

 「我們常常講『關燈工廠』,要成為一個無人的關燈工廠,第一個就是元件要先智慧化,機器設備、整線到整廠才有辦法智慧化。」中正大學機械系教授姚賀騰說,台灣在智慧化元件的發展相對國外緩慢,由於傳統刀把在加工過程中,無論是切削力多寡、刀具狀態是否正常或有斷裂可能,都較難以得知與預警。一旦加工久了,工具機刀具磨損變鈍、振動變大,就會造成表面加工的品質跟著變差。

 姚賀騰表示,尤其現在更多的是需要相當細微的精密加工,如第三代半導體氮化矽、航太或電動車用難切削材、智慧型手機背板玻璃與鏡頭等都會使用微鑽孔,一不小心產生誤差就導致材料損耗。中正大學機械系團隊開發的「AI即時監控智慧刀把」透過精準刀把設計,整合感測器與電路,透過藍芽或無線網路擷取、儲存訊號,並即時分析加工現況,再將訊號傳至控制器調整參數,維持一定的加工品質。

 「傳統感測器都是裝在工具機的主軸,監測外圍或電流的變化,但當工具機產生的力非常微小時,幾乎測不到。」姚賀騰說,離真正加工的地方越近,感測才會越準,團隊開發的智慧刀把除了感測的頻寬相當廣,更可偵測最小約5牛頓的力。此外,姚賀騰也指出,過去大多是老師傅經驗傳承加工參數,該智慧刀把不只有智慧化,還要精準化,還能將加工的參數量化且定量,做為新進工程師操作機台的參考。

 中正大學機械團隊耗時一年半開發智慧刀把,並申請通過6項發明專利。由於姚賀騰主攻振動領域,而非感測器,團隊在設計初期下了不少功夫。「感測器怎麼裝、深度多少、角度要幾度,以及電路配置、結構設計都是很大的學問。」姚賀騰說,工具機產生物理量很多,也會影響加工精度,必須考慮想要量測的物理量會傳遞到刀把的位置,才能進行產品設計。

 姚賀騰說:「機械產業已經不是傳統的黑手,而是走向精準、精密。」中正大學在台灣工具機產業深耕多年,希望研究成果能做到為業界所用。此次中正機械團隊參與國科會「科研創業計畫」補助申請,在眾多競爭對手中更是一路闖過五關,獲得580萬元補助,亦是陽明交通大學科研成果產業化平台送審名單中,唯二入選的團隊之一。目前中正團隊預計透過科創計畫將研究成果商品化,並與國內數家知名工具機廠合作驗證測試,促使國內工具機產業更加精準與智慧化。

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