技術名稱 AI摩擦攪拌銲接專家系統
計畫單位 國立中正大學
計畫主持人 劉德騏
技術簡介
目前摩擦攪拌銲接製程參數由專業人員經驗決定,銲接完成後由人為檢測銲道表面是否有無缺陷,銲接品質需透過破壞性切開後使用金相觀察銲道內剖面有無孔洞缺陷,最後利用拉伸強度試驗與表面硬度試驗測試其銲後機械性質,依據ISO 25239規範標準判定品質;如果品質失效,需高度依賴專業人員之知識與經驗重新調整製程參數進行銲接,直至銲道品質過關;此舊式流程相當耗費時間與成本,因此本中心提出AI摩擦攪拌銲接專家系統來克服此產業界共通的問題。
AI摩擦攪拌銲接專家系統整合以下3個部分:
(1)即時負載監控系統:由於攪拌銲接是透過工具機為載體以刀具與材料摩擦生熱後,給一定之負載配合攪拌刀具將材料鍛擠而形成銲道,所以透過負載記錄、溫度量測與機台動力輸出電流值可以監控製程特徵。
(2)製程品質檢測系統:結合即時負載監控系統並且在銲接後針對銲道表面尺寸、輪廓、形貌與深度,建立自動化影像檢測系統拍攝,將拍攝結果進行影像後處理分析。搜集各種製程工況參數、品質影像、破壞性金相檢測、機械性質測試結果至資料庫,依據ISO 25239規範標準判定品質,以AI深度學習訓練專家系統資料庫。
(3)最佳化自適應控制製程系統:工件組裝或是工件自身公差都會影響自動化銲接生產的成敗,若是過度管制工件公差會造成製造成本過高,所以透過AI摩擦攪拌銲接專家系統功能輸出理想目標值,再回饋至系統對控制器下達理想目標值後實現銲接自動化與檢測。此系統需要的技術包含恆壓力控制模組開發、恆溫度控制模組開發、人機介面開發、智能化自適應性複合加工系統開發。
AI摩擦攪拌銲接專家系統可以降低依賴專業人員知識與經驗,有效提高自動化程度,省去破壞性檢測,降低大量時間與成本。

2018未來科技展獲選之摩擦攪拌銲接製程與設備全機開發,著重於透過電腦輔助工程(CAE)設計符合摩擦攪拌銲接製程特性的硬體結構與製程的夾具設計,本年度則著重於AI決策軟體與人機介面的開發應用,整合軟硬體方可成為國際市場上具競爭力的產品。
科學突破性
本技術將AI人工智慧應用於摩擦攪拌銲接自動化製程,突破技術含(1)實現銲接即時監控參數、(2)銲接自動化系統自適應性迴受控制銲接參數、(3)銲後可於生產線上利用影像自動判別銲接品質,為非破壞性的檢測方式。銲接紀錄也使得產品具可追朔性,累積足夠銲接資料量甚至可預判銲接刀具壽命,大幅節省生產與管理成本。
產業應用性
摩擦攪拌銲接在產品量產時,對於銲接時的參數控制與銲後品質檢測仰賴專業人員知識與經驗,且機器缺乏在線品質檢測功能,AI摩擦攪拌銲接專家系統可以補足此技術與人力缺口,優化銲接參數,加速普及技術的應用。近代摩擦攪拌銲接應用已滲透至半導體乃至民生產業,尤其對於鋁、銅等輕金屬,其產品有較高附加價值的趨勢。
關鍵字 AI摩擦攪拌銲接專家系統 影像感測在線檢測品質 自適應性銲接控制系統 輕金屬銲接
備註
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  • 莊鎮瑋
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