工研院研磨抛光机器人助水五金业升级（研磨抛光机器人）

工研院协助彰化水五金产业建制机器人研磨抛光技术，协助产业成功打开智慧工业大门，并荣获产创奖地方产业创新典范奖项。彰化水五金聚落在工研院的帮助下进行产业转型升级，往自动化并导入人工智能发展，扭转水五金肮脏、辛苦、危险产业的旧有印象。

工研院研磨抛光机器人协助水五金聚落转产业形象

彰化顶番婆地区是全球知名的水五金重镇，约六平方公里的面积创造出高达六百亿元的产值，也养大了一个个顶番婆囝仔。在全球化冲击下劳力密集的水五金业者开始移往海外，水五金养大的下世代有更好的教育、更高的眼界，在离开与留下的抉择间，白手起家的父执辈正想方设法，让水五金产业改头换面为下一代保留安身立命的所在。

工研院研磨抛光机器人助中小企业升级

研磨抛光机器人现已进入第二代，新增在线编程软件、机器人视觉、复合型研磨抛光设备硬件三大专利技术，一小时内可生成新的研磨路径，调机时间大幅缩短；机器手臂也加装摄影机，透过智慧视觉可反馈研磨机及磨抛光路径与系统模拟间的误差，并实时调整。复合型研磨抛光设备则可让机器手臂与研磨机搭配，改善研磨抛光死角，就算复杂设计也难不倒，让研磨覆盖率达到1百分之百，自动化程度再升级。
台湾水五金产业主要由中小企业组成，蚂蚁雄兵式的拼搏积累才有今日成果。一生悬命于水五金的吴佾达指出，有了工研院自主开发的机器人厂商得以可负担的投资成本做自动化升级，不再望着价值好几亿元的进口机器手臂与专属软件兴叹，这就是工研院对水五金产业最大的帮忙。
为解决水五金产业劳动力不足，研磨技艺传承不易的问题，工研院为彰化水五金产业导入机器人研磨抛光技术，建立智慧化制程协助产业成功打开智慧工业大门带动产业转型升级，因而获颁经济部国家产业创新奖地方产业创新典范奖项。
水五金产品不只水龙头，举凡水库、水厂、民生、工商业、农业、消防到废水处理等需要调节水量的器具，都属于水五金产品，产业链从铸造、机械加工、研磨、抛光、电镀、组装及应用等，在顶番婆一应俱全。八十年代极盛时期曾汇集约千家左右的上中下游厂商，目前还有六百家，全球约五成水龙头知名卫浴品牌均来自此地。
然而九十年代因为人工成本等因素，许多大厂陆续移往海外，尽管生产成本降低但制造经验被当地厂商快速吸收并复制，对台厂的生存空间造成莫大威胁。加上近年少子化影响，年轻人又大多往高科技、服务业发展，投入水五金产业者越来越少，造成严重缺工以及经验传承的断层。

工研院扭转产业形象让年轻人留下来

彰化水五金产业发展协会辅导理事长，同时也是陇钛铜器董事长吴佾达表示彰化水五金产业发展一甲子，有些厂商已传承到第三代，所幸有工研院帮我们产业转型升级，往自动化并导入人工智能发展，扭转水五金肮脏、辛苦、危险产业的旧有印象，让年轻的一代有意愿、有兴趣留下来！一语道尽为人父母对后辈的疼惜。
长期观察彰化水五金聚落，与许多厂商都有深厚交情的工研院机械与机电系统研究所组长游鸿修表示，工研院智慧机器人团队花了五年时间，深入了解水五金产业传统制程所遭遇的困难与需求，研发创新机器人研磨抛光技术、建置水五金示范产线、技转机器人业者、协助筹组水五金智动化联盟、以及建立机器人研抛标准五大作法，逐步落实虚实整合机器人自动化研磨抛光解决方案，引领水五金产业升级智慧制造与数位转型。
在工研院团队与协助下水五金业者从制程改善、设备优化到工厂计算机化管理，尤其是在制程中最难自动化的部分，皆投注大量研发资源，全方位改善产业瓶颈。例如协助研发设备解决铸造过程中翻砂、熔炼对环境的负担、开发机器手臂协助研抛制程自动化，与电镀所使用的电槽设备以提升镀膜质量等。
陇钛铜器引进自动化制程斥资上亿元的新厂，簇新的外墙在阳光下闪闪发亮，吴佾达难掩兴奋。年轻时我就在顶番婆当学徒，现在也六十多岁了，这个新厂就是我退休前最大的计划。自述佃农出身，吴佾达只手拼出水五金事业的一片天，现在他想再拼一次，将成果送给后辈。

研磨抛光机器人记录老师傅研磨手法、解水五金人才荒

绿油油的稻田间矗立着与民宅无异的两层楼建筑，很难想象世界知名精品金属件、运动表、名牌镜框都送到这里镀上闪亮吸睛的色泽！满益金科技做的是真空溅镀，是顶番婆极少数的镀膜厂。六年级生的总经理张家烈对新科技充满热忱接受度也高。镀膜无污染但成本高，会找我们的，多半都是具有高附加价值的产品。
满益金镀膜的生意在顶番婆的占有率高达八成，因此他积极进行垂直整合，投入研磨抛光制程。当初是因为请不到研磨师傅，加上看过很多国外研磨抛光的机器手臂，深知自动抛光是趋势，工研院找上门来一拍即合。张家烈说希望结合机器手臂与传感器，记录研磨师傅的手法经验与力道，让研抛制程更智慧、有效率。
张家烈拿起一支沉甸甸、曲线稜角俱美的水龙头。我们用这支，拿到德国红点与台湾设计大奖，生产难度极高的水龙头来让机器手臂磨，如果这支没问题其他水龙头八成也没问题。实际导入工研院研磨抛光机器手臂后研磨覆盖率可达百分之八十以上，且机器手臂研磨出的线条更有型，甚至胜过人工研磨。更重要的是过去生产线至少需请三位有经验的研磨师傅进行研磨，机器手臂加入后只需请一点五位一般年资的师傅，补足机器手臂无法完成的百分之二十部分。这对面临人才荒的水五金产业，可谓天降甘霖。
张家烈仔细比较人工研磨与机器手臂：使用机器手臂研磨需精准设定水龙头尺寸，每一个水龙头尺寸都需相同才有办法研磨；而人工研磨则不需要。如此一来必须在研磨前端增加一道加工设计工序，让水龙头粗胚的尺寸可以定下来，但多一道工序也会增加成本，因此使用机器手臂研磨的水龙头适合定位在少量多样的高端市场。以质量而言人工研磨会因为师傅的手法不同而有不同质量，有些在电镀后会产生线条，有些则光亮如镜；至于机器手臂研磨则可确保产品质量一致。
满益金建置机器手臂近半年，经过功能验证测试后，接下来将进入正式量产，并逐步扩增手臂设备满足订单需求。张家烈表示高阶市场的订单需求是持续存在的，工厂必须升级技术才能跳脱红海市场。张家烈对智慧机械的潜力很有想法：过去人工研磨可以边磨、边看，磨到满意为止，但机器手臂则需整批磨完后透过人力检查来补强，我希望机器手臂增加视觉感测功能，看到还有缺陷可自动研磨，提升研磨覆盖率。

和成导入工研院二代水龙头研磨抛光机器人

卫浴大厂和成欣业携手工研院导入其第二代研磨抛光机器人，自建置第一条水龙头研磨机器人产线有成，使水龙头研磨的产能增加百分之二十，现在透过第二代技术的精进能有效降低机器人产线的调机时间，从过去要花一天的编程时间缩短到仅剩一小时，将提高和成水龙头百分之十五的产能。台湾水五金产业中水龙头因为复杂的外型，使其成为全世界最难磨的水五金工件，过去和成在尚未接触工研院前，生产线上的机器手臂都是靠人工教导其研磨路径，往往耗费大量时间调机，和成表示机器人不仅采用人工教点，加上模拟与现场环境时有落差，因此光是一来一往的调机就要消耗十四天。
工研院先为和成导入第一代研磨抛光机器人，建置水龙头机器人生产线，透过离线编程取代人工教点产生研磨路径，已能将编程时间缩短为一天。今年工研院再度为和成导入第二代研磨机器人，由于其将离线编程改为在线编程自动修正路径，能够再度大幅缩短调机时间，从一天大幅减少到一小时，未来可协助和成达到快速换线、少量多样的生产模式。
此次在工研院的第二代=研磨抛光机器人中，主要新增在线编程软件、机器人视觉、复合型研磨抛光设备硬件三创新专利技术，特别是在复合型研磨抛光设备硬件搭配软件动态计算，可应对复杂的水龙头外型，让研磨角度无死角。工研院机械与机电系统研究所胡竹生所长也指出，此次二带研磨抛光机器人加入的机器视觉，是让虚拟与现实环境的整合能够达到无缝对接的关键之一，他透露，未来该机器视觉除了第一步可减少虚实整合的误差外，第二部还可透过影像辨识进行品检。

研磨抛光机器人可自动生成并实时修正加工路径

工研院开研磨抛光机器人现也已进阶到第二代，新增三维视觉还可实时修正加工路径。卫浴大厂和成就导入由工研院开发的网宇实体研磨抛光机器人系统，藉由虚实整合技术，透过离线自动生成加工路径取代人工教点，不到五分钟一个水龙头就能研磨完成。
水五金产业在研磨抛光的制程上，因为制品外型有许多曲面孔洞等复杂结构，最难的部分是曲面与稜线的加工。复杂外型所生成的制程难度也让过去水五金产业教难导入自动化，即便导入机器手臂后，也因为加工路径的复杂，使机器手臂人工教点操作的难度增加，工研院分析平均调机时间要耗时十四天。
因此水五金产业导入机器人就更需要更高的路径精度和稳定度。以卫浴大厂和成位于莺歌的工厂为例，一个月要生产二点四万个水龙头，导入机器手臂除提高生产效率外也解决人力缺工问题，平均一个水龙头研磨时间从人工要耗时五百七十六秒，缩减至只要二百七十秒。为加速机器手臂的生产效率，和成导入工研院开发的研磨抛光系统，改善过去人工教点的复杂作业，主要系透过虚实整合的概念，透过软件上载入水龙头工件、机器人与砂带机等的模型，就可以离线生成机器人的研磨抛光路径，将过去十四天的调机时间缩短为一天。
工研院表示由于金属工件的设计图面和实物本身会有误差存在，容易造成研磨抛光质量不如预期，而工研院在今年台湾机器人与智慧自动化展上也展示这套已升级版本的系统。其新增三维视觉进行设备定位，透过在线路径编程技术，在机器手臂的手眼协调控制下可达成实时反馈，修正抛光研磨的加工路径让加工质量趋于稳定。此外透过传感器的加值效应，也可以预防工作区域机台间碰撞情况发生。
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