機械工業網 - 機械工業雜誌 - 機械產業的入口網站

作者:陳佳盟工具機控制器技術趨勢與臺灣控制器發展策略建議

全球工具機控制器市場正受益於工業自動化、五軸與多軸加工需求、AI與機器學習等新技術的推動，並朝向數位雙生和永續加工發展。日德品牌如發那科、三菱電機與西門子、海德漢等長期壟斷高階市場；臺廠則以中階為主，且在高階應用、精度穩定性與系統整合等仍需強化與追趕。本文將針對目前工具機控制器市場規模與產業需求進行分析，接著盤點工具機控制器的供應鏈與國內外代表業者技術趨勢，並進一步研提臺灣控制器的市場機會與產業發展策略建議。

作者:楊宗賢、劉昱顯異質設備多機同動與協作控制技術

在自動化產業中，控制器的功能整合為快速導入產線的關鍵組件之一，一般工廠內包含多種非開放式的異質設備，受限於其中的軟硬體限制，在整合上往往需耗費大量時間和專業人力資源來進行介面設計和程式編寫。本文針對產線的需求，開發一種基於多種通訊技術的介面整合，實現具模組化的軟硬整合技術，此技術完成了設備間的高效同步通訊和協作，並搭配人工智慧演算法的手段解決傳統無法自動化的流程，大幅降低自動化的門檻，同時增加生產效率和整體穩定性。本文透過實際的橡膠產線驗證，建立具自動化的生產流程。

作者:余柏伭、李孟澤、陳正大、謝哲瑜基於即時邊緣運算之無人機群協同控制系統

本文建立一套融合邊緣運算與速度調控的無人機編隊飛行系統，適用於多旋翼、固定翼與垂直起降型（VTOL）無人機。系統核心採用低功耗之邊緣設備，實現即時的機間通訊、導航控制與速度調節，提升編隊飛行之彈性與通用性。編隊架構中，長機以廣播方式傳遞任務資訊，僚機則依據與長機之相對誤差進行即時速度修正。為因應不同載具類型，本文設計相應的導航演算法與PID 控制機制，以確保隊形穩定與誤差快速收斂。實驗結果顯示，本文所建構之系統具備優異之速度調節能力與跨機型適應性，展現邊緣運算於異質無人機群協同控制領域的應用潛力。

作者:劉德葳、蔡孟勳、張宜斌、王仁傑建構智慧機械聯網平台技術

近年來，政府大力推動智慧機械產業，智慧機械主要是以精密機械、自動化與資通訊科技為基礎，透過搭配雲端網路平台、工業物聯網、機器人、大數據等相關技術，希望讓臺灣「傳統機械產業」轉型為「智慧機械產業」，進而提升機械產業於國際競爭力。無論是人工智慧（AI）、工業4.0或智慧機械等願景，其中最主要的技術之一在於擷取產線運作時機械與感測器的資訊，並透過資通訊技術串聯至邊緣電腦，達到工廠管理（如：稼動率、機台警報等），亦可以利用設置資料庫管理系統進行資料存取，提供人工智慧分析與健康預診基礎。本文將以整合FANUC控制器並結合美國國家儀器公司（National Instruments）感測器擷取卡為案例進行說明，首先透過導入FANUC與National Instruments 函式庫，並搭配使用TCP/IP與USB通訊取得機台與感測器資訊，接著採用MariaDB SQL資料庫進行資料保存，最後利用Qt進行人機介面設計並導入慣量估測當成範例來驗證此智能化模組，期望透過此系統能達到建置智慧工廠的目標。

作者:陳品洋、曾郁安、游秉鈞結合虛擬控制器之雲端加工驗證技術

現行 CAM（Computer-aided manufacturing）模擬多僅重建理想幾何刀路，無法反映控制器加減速與伺服動態，形成「模擬正常、實切失真」落差。本文提出以虛擬控制器為核心的雲端加工驗證技術，忠實重現 CNC（Computer Numerical Control）插補與速度規劃，在雲端產生接近實機的時間序列插補點與軸速訊號，作為 3D（three-dimensional）切削模擬、切削力學分析以及 3D 渲染的共同基準。透過服務化與可擴充運算架構，本技術提供可重複、可追溯的遠端驗證流程，相較僅依通用 NC（Numerical Control）解譯器之幾何模擬，更能降低試切成本與撞機風險，強化智慧製造場域之導入效益。

作者:林耿宏電動巴士動力系統驗證技術

因應巴士電動化需求，國內零組件業者迫切需要有一完整車輛動力系統驗證環境，因此工研院近年來致力於建立車輛電動動力系統性能與功能安全之測試驗證技術。目前除已具備馬達性能及環境可靠度驗證能量之外，工研院已建立硬體嵌入式 Hardware in the Loop（HIL）虛擬車輛驗證平台，並協助國內相關廠商以建立之技術進行產品開發驗證。

作者:李日傑、林煒祥、吳柏勳、麥朝創國產大型龍門五軸同動智能控制解決方案

航空產業逐年成長，放眼未來20年飛機需求量提高，預估會帶給市場6.3兆美元的商機，也帶動市場對大型龍門五軸工具機的需求，但對於龍門型五軸同動控制技術國內業者還是仰賴國外商用控制器，由於購買高階控制器功能導致整體成本提高讓市場競爭力下降，因此如何針對大型龍門五軸同動控制技術與加值軟體開發極為重要。本文針對大型龍門五軸同動控制技術與加值軟體之發展進行說明與介紹。

作者:李建毅、楊善荏、莊佳瑾、廖孟秋、黃鵬緒、蔡孟勳、簡嘉宏AI賦能工具機數位雙生平台

近年來國際工具機製造商如 DMG-MORI、MAZAK 皆陸續導入邊緣人工智慧（Edge AI），強化設備的健康狀態監控、異常診斷與製程優化等提升智慧設備。然而，控制器受限於格式封閉且運算效能與外接硬體成本考量，使得AI技術難以在工廠大規模落地，為解決此瓶頸，工研院機械所偕同國立臺灣大學機械系蔡孟勳教授團隊以及新代科技三方合作，建置示範線樣板，以AIEmbedded CNC （Computer Numerical Control）控制器技術，將AI模型直接部署至控制器內，與原有的控制器核心協同運作，並建置工具機邊緣驗證平台，導入國內控制器實測資料驗證AI模型的可行性，降低AIApps上機測試成本，以先驗證再導入的標準化路徑，提供AI模型自工具機數位雙生平台整合的虛擬建模技術，再以AI Embedded CNC控制器技術的控制器端部署到最後於臺中工研院智慧製造驗證場域實機驗證的完整技術路徑，為AI賦能工具機的實用化與產業化奠定基礎。

作者:李日傑、林煒祥、陳民融、麥朝創高階工具機智能多軸控制技術

工具機加工的前置作業包含刀具掛置、調機、NC程式的規劃，到產生成品後的製程驗證，這些過程往往需要大量的人力及經驗，因此有許多人為的不確定因素，並且於時間、人力成本上佔有很大比例，為節省時間、人力成本，排除人為不確定因素提高可靠度，藉由各項智能應用模組來取代傳統需仰賴大量人工及經驗之加工事前、事後準備工作，達成高階控制器智能化加值，透過提高機台可靠度來提升產業的競爭力，本文針對高階工具機智能多軸控制技術進行說明與介紹。

作者:李日傑、吳柏勳、曾郁升、林子喬、麥朝創CNC控制器慣量估測技術發展與介紹

近年來工具機加工朝向少量多樣的生產趨勢發展，然而當前的伺服參數出廠設定值無法滿足不同類型加工需求，且機台負載工件重量不同影響動態響應，因此如何針對不同的工件品質需求來調整控制器參數變得極為重要。本文針對當前國內外CNC控制器，對於慣量估測技術之發展進行說明與介紹。

作者:邱昱銘、陳慶霖、陳垣圻、涂凱翔、呂百修應用模型化設計於車用電機驅動控制

有鑒於近年來新能源動力車輛的崛起，車用電機控制器的需求量大增，為對應不同車輛的需求，軟體演算法勢必得面臨重新開發與設計的窘境。為了加強系統的安全性與可靠度，本文將遵循ISO 26262的建議，針對車用電機控制器提出一套完整的軟體開發設計流程，並以Model-in-the-Loop、Software-in-the-Loop與Hardware-in-the-Loop三種軟體驗證方式，分別對各功能模塊進行驗證，搭配自主設計的控制器雛型機與現行開發之一體式啟動馬達發電機進行轉矩-轉速曲線實現，以驗證軟體模型化設計的開發設計方式能夠有效並快速達到車用電機控制器的軟體需求。

作者:李敏豪、Denis Xynkin嵌入式工業物聯網與XBee無線模組之整合應用

Digi International XBee是一種可透過協調器（Coordinator）、路由器（Router）及端點（Endpoint），進行從屬設備無線數據交換的網路模塊，市場上已有眾多與其相容的設備販售，使用者可以靈活地選擇進行無線系統建構。本文將介紹工研院機械所發展的無線裝置應用，透過低功耗的微控制器（MCU），經過自訂的通訊協議，並以實現雙向控制，避免封包漏失及確保重送機制，完成高強度的雙向控制遠距離節點控制器。含底層負責採擷數據的感測層端點盒（Endpoint Box），以及透過Digi-Mesh無線傳輸數據的通訊層，中層提供工業物聯網通訊標準閘道器的雙向轉換協作器（Gateway Coordinator），以及上層後台生管製造或雲端系統。

歷史雜誌