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工具機整機AI動態出廠檢測技術
作者
何筱晨、劉育彤、廖建智
刊登日期:2025/10/29
摘要
傳統工具機生產履歷與品管檢測多以靜態精度與幾何精度為主,對於動態性能的檢驗極為缺乏,無法有效檢測預壓力、接合面狀態、鎖緊力、地角承重均勻性…等關鍵組裝變數。本文開發目標為建立工具機AI組裝檢測平台,以動態響應FRF為指標進行組裝品質判定,透過智慧化AI檢測確保產線機台加工性能的出廠均一性,提升產品組裝品質、加工能力與設備穩定性,降低售服比例,提升工具機品牌形象,才是擺脫價格競爭的解決方案。
Abstract
Traditional machine tool production records and quality inspections have primarily focused on static accuracy and geometric precision, while dynamic performance assessment remains insufficient. Consequently, critical assembly variables such as preload, joint surface condition, clamping force, and base load distribution cannot be effectively evaluated, often resulting in inconsistencies in machining performance and equipment reliability. To address this challenge, this study proposes an AI-based assembly inspection platform for machine tools, utilizing the dynamic response frequency response function (FRF) as the core indicator for assembly quality assessment. Through intelligent AI inspection methods, the platform ensures consistent machining performance of production-line machines upon delivery, thereby improving product assembly quality, machining capability, and equipment stability while reducing after-sales service demands. Moreover, the platform enhances the brand image of machine tool manufacturers by offering a solution to break free from price-based competition, thereby advancing intelligent manufacturing and strengthening high-value competitiveness in the global market.
前言
在工具機製造中,零部件的製造與組裝品質直接影響整機性能,如螺栓鎖緊力不足、接合面預壓力異常或地腳承重不均等問題皆會直接反映在機台頻率響應函數特性上,因此需要通過精密的測試與檢驗來保證品質。目前國內產業大多仍以ISO靜態精度規範進行品檢,易漏失其它組裝瑕疵產生的問題,包含:軸承預壓不足、磨擦干涉、螺栓未鎖緊…等問題,導致設備出機後需要耗費大量售服資源與人力進行客戶問題排除,大幅影響公司獲利,另機台靜態精度檢驗雖可滿足傳統終端機械加工業者在幾何精度上的要求,但對於航太、汽機車與半導體…等要求高效率、高表面品質的產業來說,傳統的靜態精度檢驗結果已無法提供其明確的加工效率量化指標,如:一樣ISO精度檢驗值的兩款設備,卻有不同的加工效能。
本文提出並開發工具機 AI 組裝檢測平台如圖1,提供一套以動態性能檢測為基礎的量化加工效率指標解決方案。平台透過敲擊整機獲取動態響應函數,並在整廠組裝管理流程中由 AI 核心自動判定產線中不合理量測值。相較於傳統僅著重於靜態精度與幾何精度的檢測方式,此平台能有效檢測關鍵組裝變數,如預壓力、接合面狀態、鎖緊力與地角承重均勻性。藉由智慧化 AI 檢測,不僅可確保機台在出廠時具備一致的加工性能,提升組裝品質、加工能力與設備穩定性,同時降低售服比例,強化工具機品牌形象,進而擺脫價格競爭的困境。
AI 動態出廠檢測技術
動態出廠檢測技術包含動態性能檢驗標準流程與工具機AI組裝檢測平台,結合人工智慧 (AI) 技術,構建一個工具機整機自動化品檢分析平台。建置與規劃架構如下:
首先,建置動態響應敲擊量測硬體系統,用於評估機台組裝過程中的動態性能數據。通過精密的振動量測技術,收集機台組裝後的動態頻率響應函數 (FRF),為後續數據分析提供基礎。
接著,建立一個數據庫管理系統,動態頻率響應函數量測數據將與現有性能資料庫進行整合,集中進行存儲與管理,進一步提供模型訓練和應用所需的數據基礎。
在數據分析階段,使用集成學習 (Ensemble Learning) 方法,包含OCSVM[1] 與AUTOENCODER TRAINING PROCESS[2] 進行AI建模,對量測數據進行模式辨識與異常檢測。通過模型訓練,系統預期可自動判定組裝過程中GO/NO GO的機台,未來即可針對NO GO的機台識別潛在瑕疵,例如螺栓鎖緊力不足、接合面預壓力異常或地腳承重不均等問題。
最後,通過智慧化的工具機AI組裝檢測平台,由AI核心進行產線中不合理量測值的判定,將檢測結果隨時回饋至產線,實現對問題機台的即時修正與再測試,確保所有機台在出廠前均達到高效穩定的性能標準,優化整體生產流程,降低組裝瑕疵率。
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2025年11月號
(單篇費用:參考材化所定價)