台灣麗偉電腦機械股份有限公司

應用5G 技術-動線監測智慧化生產線開發計畫

計畫名稱

中部科學園區管理局

強化區域合作推動中南部智慧機械及航太產業升級計畫研發補助計畫


專案計畫

民間企業產學合作計畫


計畫期程

109/06/01~110/11/30


總經費

NT. 20,000,000


計畫摘要

本計劃預計打造一由智慧機械組成的自動化生產線,利用5G 通訊技術,結合AR 智慧眼鏡及人工智慧、邊緣運算與自動控制等技術,讓一個非資深或專業或全能的操作員透過本計畫的系統能達到對整條生產線(或多台機器)可以 :

  • 獨立作業。
  • 走動式掌控生產線。
  • 做到品質監控、[品質與效率提高、設備不良之及時線上維修或調適等多功能

計畫概要

東海主要負責邊緣運算系統的實現,使用瑞薩32位元MCU實現邊緣運算單元,硬體架構圖如圖二所示,邊緣運算單元透過5G模組傳輸,雙方採用一問一答的方式溝通,當伺服器需要資料時,則下達命令給邊緣運算單元。邊緣運算單元會將收集的資料進行取上下限值、平均值、均方根值及FFT等即時邊緣數值,並依時間順序排整在記憶體中,等待前端伺服器呼叫。

 邊緣運算單元可依照現場生產線需求,不需要每次都以最大量的通道來感測與準備資料,所以只接收有意義的感測資料。採用此種方法主要是要避免採集到不必要的資料,以往系統會一直收集資料,資料會一直上傳給前端,前端除了需要過濾資料外,一直傳送資料也會造成通訊負擔,使整體的反應時間下降,此種方法預估可降低傳輸負擔60%以上。

圖一:台灣麗偉智慧化生產線即時遠端指導與協作示意圖(資料來源:台灣麗偉)

圖二:邊緣運算單元硬體架構圖

資料處理與設定值定義

邊緣運算單元採集各點的振動、位移或溫度資料後,會先將資料分類,分類標準依照即時性、採樣率及感測器種類來界定。

分類後會進行資料處理,為降低伺服器負擔,邊緣運算單元會針對某些資料先進行基礎的資料轉換與運算,方法有上下峰值、平均值、均方根、FFT及小波等運算。在往後的智慧應用中會再依據所得到的之數據,建立強大的智慧應用。

本次計畫則針對振動/位移感測器回傳的資料中,進行上下峰值、平均值、均方根、FFT等值做處理並即時反應,以得到生產線之即時監控。由數值分析過後的資料,伺服器會確定每種感測器的設定值,再將設定值回傳給邊緣運算單元,邊緣運算單元則會針對此設定值做監控與資料過濾的動作。

人工智慧系統

智慧感測單元與智慧介面平台採集資料與過濾之後,選取需要的資料上傳至人工智慧系統,做建立模型或訓練模型等動作,但這些資料仍需做預處理,如標準化或特徵值等處理,才能導入深度學習訓練模型。

最後將感測器數值以及人工智慧系統分析結果儲存在公司資料庫上,輸出結果除了即時顯示在AR眼鏡上外,亦可即時顯示在WEB介面上,可隨時監控感測數值及人工智慧分析結果,方便操作者因應不同輸出結果,即時調整加工參數,確保加工穩定及品質。

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