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歷史雜誌

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摘要

智慧噴塗技術是現代塗裝產線智慧升級的重要方向,傳統噴塗路徑設計仰賴人工經驗,缺乏靈活性與一致性,易造成粉末浪費與品質不穩定。本文針對異形工件之智慧噴塗需求,開發整合數位雙生模擬、AI影像辨識與智慧噴塗路徑自動生成之系統,實現噴塗流程智慧化。透過Visual Components建立虛實對應產線模型,配合GAN生成高品質虛擬影像訓練YOLOv8辨識模型,快速獲取工件特徵,並以3D光學掃描提升噴塗軌跡精準度。智慧路徑生成演算法動態控制4支噴槍,搭配即時監控靜電值、噴塗量與粉末回收系統,達成高效率、低能耗之智慧噴塗效果。實務驗證顯示,系統可提升生產效率32%,粉末利用率達80%以上,良率穩定98%,有效促進塗裝產線節能減碳與智慧升級。

Abstract

In modern coating production lines, intelligent spray technology is a key direction for smart upgrading. Traditional spray path design relies on manual experience, lacking flexibility and consistency, which easily causes powder waste and unstable quality. This study focuses on the intelligent spray requirements of complex-shaped workpieces, developing an integrated system combining digital twin simulation, AI image recognition, and automatic spray path generation. A virtual-real production line model was built using Visual Components. GAN was used to generate high-quality virtual images to train YOLOv8 recognition models, enabling rapid acquisition of workpiece features. Combined with 3D optical scanning, the precision of spray trajectories was significantly improved. The intelligent path generation algorithm dynamically controls four spray guns with real-time monitoring of electrostatic values, spray volume, and powder recovery system, achieving highly efficient and low-energy-consumption intelligent spraying. Practical verification shows that the system improves production efficiency by 32%, powder utilization rate exceeds 80%, and yield remains stable at 98%, effectively promoting energy-saving, carbon-reducing, and intelligent upgrading of coating production lines.

前言

在全球產業邁向智慧製造與低碳轉型的浪潮中,塗裝產業亦面臨前所未有的變革壓力。傳統噴塗工藝長期仰賴人工經驗,生產效率與品質穩定性皆難以達到現代高階製造的要求,同時原料浪費與碳排放問題也影響企業永續經營的競爭力。

本技術在「智慧機械產業智慧升級與國際鏈結」輔導計畫中,導入數位雙生、AI視覺辨識與智慧噴塗技術,開發出智慧噴塗路徑生成技術,藉此大幅優化噴塗製程與資源利用效率。本技術以數位雙生系統進行虛擬驗證與工藝優化,結合智慧導引機器人與AI生成最佳噴塗策略,不僅實現高良率、高效率的自動化噴塗,更達成節能減碳與降低人力需求的目標。

本文將針對智慧噴塗路徑生成技術的研究成果進行深入探討,分享系統架構、AI模型訓練方法、路徑生成邏輯與現場應用成效,期望提供塗裝產業數位轉型之實務參考與推廣經驗,協助更多企業跨入智慧製造新階段。

智慧噴塗路徑生成技術之研究

數位雙生技術已成為現代智慧製造的重要工具之一,本研究透過數位虛擬環境建立了完整的數位雙生噴塗系統,藉此實現生產設備虛實整合及快速模擬驗證。研究首先建立包括噴漆房、光學導引系統、機器人噴塗系統與粉末回收系統等整體虛擬產線環境,如圖1所示。同時將實際產線中設備的尺寸、機構動作、運行速度等參數導入虛擬環境中,如圖2所示。此數位雙生系統可提前模擬不同產品與噴塗策略之可行性,並預測實際生產過程中可能遭遇之問題,從而在導入實體產線前,即進行參數與路徑的最佳化調整,顯著降低設備導入的風險及成本。

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