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機械工業雜誌
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自動化AI視覺檢測技術
作者
解明潔
刊登日期:2025/10/29
摘要
隨著人工智慧(Artificial Intelligence, AI)與深度學習(Deep Learning)的發展推動視覺檢測從傳統依賴規則的方式,轉型為數據驅動的智能化系統。傳統檢測在光照穩定時具有效率,但對環境變化敏感,易誤判與漏檢。AI 深度學習透過大量標註數據自動提取多層特徵,能適應複雜生產環境,於分類、檢測與分割等任務展現高精度與穩定性。本文介紹 2D 與 3D 視覺技術及其在缺陷檢測、尺寸量測、品質分級的應用,強調其在光照變化容忍度、複雜特徵辨識、即時檢測及自適應優化的優勢[1] [2]。特別是在金屬加工產線,AI 視覺能處理金屬表面反光與隨機堆疊問題,結合工件定位與 3D 視覺辨識,輔助機械手臂完成自動化上、下料,有效提升精度與效率。
Abstract
The development of artificial intelligence (AI) and deep learning has driven visual inspection to evolve from traditional rule-based methods into data-driven intelligent systems. While conventional inspection performs efficiently under stable lighting conditions, it is highly sensitive to environmental variations, often leading to false detections and missed defects. Through large annotated datasets, AI deep learning enables automatic multi-level feature extraction, allowing adaptation to complex production environments and achieving high accuracy and stability in tasks such as classification, detection, and segmentation. This article introduces 2D and 3D vision technologies and their applications in defect detection, dimensional measurement, and quality grading, emphasizing their advantages in illumination tolerance, complex feature recognition, real-time inspection, and adaptive optimization[1] [2]. In particular, within metal processing production lines, AI vision can address challenges such as reflective surfaces and randomly stacked workpieces. By integrating workpiece localization and 3D vision recognition, the system supports robotic arms in automated loading and unloading operations, significantly improving precision and efficiency.
前言
近年來,全球製造業正面臨設計週期縮短、客製化需求增加與品質要求提升的挑戰,使傳統人工檢測在效率、準確性與人力依賴上日益受限。特別是在電子、汽車、金屬加工、半導體及食品包裝等產業,高速高精度需求已超越人工極限[1]。AI 視覺檢測結合機器視覺與人工智慧,透過高速影像擷取與深度學習演算法,即時分析產品品質並與產線控制系統整合,成為智慧製造的重要工具。其應用涵蓋 2D 與 3D 視覺,可同時檢測表面瑕疵與三維結構[3]。尤其在金屬加工產線,AI 視覺不僅能克服金屬反射與形貌複雜等挑戰,還能進行工件定位與姿態辨識,結合機械手臂自動化完成工件上、下料,大幅提升加工精度與產能,並推動產線朝智慧化、低人力依賴的方向發展。
2D與3D視覺檢測技術說明
此部分說明2D與3D視覺檢測技術,此兩種檢測技術各具優勢,2D視覺適合平面影像快速檢測;3D視覺則能精確量測立體結構,依應用需求靈活選擇可提升檢測效率與精度。以下分別進行2D視覺與3D視覺技術說明及其應用。
2D 視覺檢測
2D 視覺檢測技術是目前自動化產線中最為普及且成熟的工業視覺應用形式,如圖1所示。主要透過單一平面影像進行分析與判斷。其核心優勢在於硬體成本相對低廉,搭配標準化的光源設計即可達到穩定影像品質,同時處理速度快,能在高速生產線上即時完成檢測與判定。由於影像處理演算法(如邊緣檢測、形態學運算、模板匹配)已相當成熟,因此在許多製造業場景中被廣泛採用,如圖2所示。常見應用如品質檢測、焊點檢測、表面缺陷檢測以及條碼與文字識別等[3]。
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2025年11月號
(單篇費用:參考材化所定價)