感測晶片系統模組設計實作平台 - narl.org.tw · 應用情境聯絡窗口莊英宗...

國研院智慧機械創新協作服務平台

感測晶片系統模組設計實作平台

計畫主持人

執行單位

計畫目的

成果簡介

展品規格

應用情境

聯絡窗口

莊英宗研究員

國研院台灣半導體研究中心

Name：蔡瀚輝

Tel：06-2087971#8219

Mobile：0936-334-578

Email：[email protected]

建構應用於智慧機

械之智慧感測晶片

及系統模組技術。

智能感測單晶片技術

整合三軸加速度器、低功耗微處理器與電源

管理晶片於單一晶片，具有體積小重量輕之

優勢。此架構亦可以結合多種不同類型之感

測器於單一晶片，適用多感測系統或是感測

器融合運算，能提供一個低成本、低功耗與

低 form factor 之智能感測系統解決方案。

高感度智慧機械應用多感測晶片模組尺寸 20 cm ×20 cm × 5 cm；(包含兩塊智

能感測單晶片系統 PCB+ 一顆智能感測單晶片)

工具機或機台加裝此智能感測單晶片系統，

可作為在加工與切削所產生之切削顫振控制

、主動振動控制、線上刀具磨耗等事件之監

控。此外微處理器亦可以內建／執行相關之

智能控制功能，作即時之資訊回饋處理。當

然亦可以結合無線傳輸模組，將處理完後之

資訊回傳作多機台產線優化以提升生產效率

降低等待時間。


智慧機械創新協作館

謝嘉民研究員

國研院台灣半導體研究中心 (TSRI)

1. 氣體感測模組晶片尺寸 3.5mm × 2.5mm× 1.0mm

2. 振動感測模組晶片尺寸 6.0mm × 6.0mm× 4.0mm

氣體感測模組技術窗口

Name ：林志鴻

Tel ： 06-5050650#6635

Mobile ： 0939-986-130

Email ： [email protected]

計畫主持人

執行單位

計畫目的

展品規格

成果簡介

聯絡窗口

應用情境

微型化低耗能奈米積體式感測器技術平台

震動感測模組技術窗口

Name ：賴宇紳

Tel ： 03-5726100#7532

Mobile ： 0928-768-389

Email ： [email protected]

技轉聯絡窗口

Name ：張琬琪

Tel ： 03-5726100#7534

Mobile ： 0921-675-126

Email ： [email protected]"


智慧製造之大資料分析與加值應用振動監測智能診斷系統

計畫主持人

執行單位

計畫目的

成果簡介

展品規格

應用情境

聯絡窗口

姚志民研究員

國研院國家高速網路與計算中心

監測目標：家用電風扇

AI 邊緣計算裝置：NVIDIA Jetson TX2

通訊軟體推播載具：ASUS zenphone MAX Por

1. 設備加工過程運轉狀態健康診斷。

2. 風機系統健康診斷。

3. 橋梁結構／建築大樓地震作用健康監測。

Name：蘇威智

Tel：03-5776085#219

Mobile：0933-657-769


設備異常運轉往往伴隨不同振動訊號特徵，此分項工作主要是透過感測之設備

振動反應結合 (Recurrent Neural Network) RNN 分析方法以建立設備智能診斷

技術。以達到設備健康監測、損傷診斷以及設備預保養等目的。

透過振動監測聯網技術，已於儀科光學成形機／台朔重工麥寮風機／國網中心

冰水主機等技術驗證場域進行佈放，並將量測資料傳回國網中心之雲端大數據

管理平台以智能診斷技術進行長期分析。而基於 RNN 之智能診斷技術以透過

NASA 開放資料進行驗證並獲得良好之結果。


智慧製造之大資料分析與加值應用機器學習資訊監控－儀表自動化辨識與分析

姚志民研究員

國研院國家高速網路與計算中心

Name：吳志泓

Tel：(03)577-6085#310

Mobile：0930-916-683


計畫主持人

執行單位

計畫目的

成果簡介

聯絡窗口

傳統製程產業中，機台儀表仍需透過大量人力進行人為監視與數據紀錄，該作業

易產生疲憊而造成數值檢測錯誤，使得產線良率降低或製品無法規格化。國研院

國網中心透過整合電腦視覺技術與機器學習模式，發展一儀表自動化辨識與分析

平台，解決工業機台資訊辨識與數據監控，提供自動化監控與檢測之加值服務。

機器學習儀表自動化監控系統：

1. 具自動化儀表影像辨識模組。

2. 具機器學習機台監控與分析能力。

3. 提供智慧廠域影像監測新升級。

發展智慧影像分析技術：非侵入式監控方式整合廠域影像串流與圖像分析等關鍵

技術，提升產線良率之可靠性與效能。

應用情境傳統工具機製程人員可透過儀表影像辨識系統進行自動化監控與檢測，藉由數據監測與分析得到機台相關狀態變量與參數資訊等，使得產線檢測良率提升及生產

規格化。因此，利用本計畫所發展之智慧影像辨識模組，可提供舊設備新升級之

加值服務。


執行單位

計畫目的

應用情境

聯絡窗口

國研院台灣儀器科技研究中心

相關衍生技術已推廣至漢翔、日立、群光電能、輝瑞大藥廠⋯等廠商。

Name：林郁洧

Tel：03-5779911#642


串聯學、研、產、官各界能量，結合 E 化服務平台、生產管理系統 (MES)、智

慧製造技術、智慧檢測及智動節能管控平台等面向，合作開發智慧機械感測器

與智能化技術；以國研院暨有實驗設施做為生產製造場域，導入智慧製造連網

與資料蒐集技術，串聯異質資訊系統，整合精密光學製造人員、物料、環境與

製程之製造履歷及數據，提供傳統製造連貫製程與異質系統整合之之情境示範，

同時可做為學界智能化模組技術研發成果導入業界前之驗證測試場域。

成果簡介

智慧製造管理系統


執行單位

計畫目的

成果簡介


機械設備透過內建／外掛感測元件形成智慧機台，即時監控加工單元的溫度、

濕度、振動、磨耗等因子並回饋控制器調整參數，智慧機台間可透過網路建立

聯網平台，使製造流程更為彈性。運用無線傳輸技術，在生產與製程過程中整

合計算、通訊與控制技術，掌握生產系統即時現況，建立失效預警機制，促使

製造升級，進而達到工廠智慧化。

為智慧製造產學研加工合作平台，搭載多種感測器，並與製造執行系統 (MES)

連結，將技術同仁數十年加工經驗內建於客製化加工軟體並與設備連線，增加

產品製程穩定性與效率，可提供各界進行自主研發之感測器測試或使用儀科中

心擷取之數據進行製程優化分析。

應用情境加工現場工程人員藉由雲端網路可同時監控多台智慧機台，並從中得到機台主軸狀態、刀具狀態、表面品質等即時預測資料，使整體產線效率提升，並可利用本

計畫所發展之模組提供加工參數優化之建議值，提升加工件品質。

聯絡窗口 Name：黃建堯Tel：03-5779911#636


智慧製造技術


執行單位

計畫目的

成果簡介







‧車削定心系統搭配液靜壓軸承轉台，可將單一鏡組偏心量降低至小於 10 角

秒，表面粗糙度小於 1 μm，且搭配 35 組感測器監控設備狀態，目前系統

資料庫 (143 個數據點) 已與國研院國網中心互聯，完成車削定心系統智慧

化升級，此設備已投入精密光學鏡組產線。

‧車削定心系統所衍生之『非接觸位移量測系統』，亦可為獨立量測模組，或

結合至不同的設備進行加成運用，其量測精度 2 μm，相較於市售同級設備，

價格具有相當競爭力，除已於美國 SPIE Photonics West 國際展覽會中展示

外，目前亦已與國內控制器大廠規劃後續應用與合作。

應用情境加工現場工程人員藉由雲端網路可同時監控多台智慧機台，

並從中得到機台主軸狀態、刀

具狀態、表面品質等即時預測

資料，使整體產線效率提升，

並可利用本計畫所發展之模組

提供加工參數優化之建議值，

提升加工件品質。



光學模組智慧車削定心系統


執行單位

計畫目的

成果簡介







此系統用於執行科技部與國研院重要專案計畫，包括太空遙測計畫、微衛星計

畫與前瞻基礎建設曝光機計畫所需大口徑光學鏡片成形，搭載多種感測器，並

與製造執行系統 (MES) 連結，將技術同仁數十年加工經驗內建於客製化加工

軟體並與設備連線，增加產品製程穩定性與效率。



智慧光學元件成形系統

國研院智慧機械創新協作服務平台執行單位

計畫目的

成果簡介


運用精密光學檢測技術能量，儀科中心投入自動化光學檢測 (AOI) 技術

開發，因自動化光學檢測具有檢測精度高、檢測速度快、屬非破壞性檢

測等特點，可廣泛應用於高科技產業生產、研發、品管，以至國防、環

保、民生、醫療等。

儀科中心 AOI 技術開發已協助國內業者開發晶片瑕疵檢測系統、

背光模組檢測系統、異形紡口板自動檢測系統、視光學自動檢測系

統等。另因自動化光學檢測技術具有非破壞性檢測優點，非常適合

醫療診斷檢測之用，基於此技術優勢以及生物醫學發展的需求，中

心已與國內重要醫院及醫學大學合作，發展光電學儀器。

聯絡窗口 Name：吳文弘Tel：03-5779911#587


應用情境

圖 1. 分件組裝零件自動檢測系統。圖 2. 曲面鈑金工件輪廓量測系統。

智慧檢測

國研院智慧機械創新協作服務平台國研院智慧機械創新協作服務平台

執行單位

計畫目的

成果簡介


提供環境與廠務設施做為感測器元件與模組設計實作平台，所開發之智慧工廠

環境感測器 (如光、溫度、濕度、粒子數等) 之測試驗證載具，累計佈建 600－700

個感測裝置，應用於改善生產製造環境之空調、智慧機械之光和熱感測分析／

控制模組，並協助將法人及學界開發之技術成果導入產業前期驗證。

運用網路化工廠與感測器研擬智慧製造綠色節能工廠之應用發展，進行節能智

慧工廠的設計與管理，將綜整並分析各項環境監控資料，透過大資料分析，建

構智慧工廠耗電與環境模型，透過主動式分析，建立能源管理技術，以降低廠

房運作成本與能源消耗，完整兼顧「節能管理」與「風險管理」之目標。

聯絡窗口 Name：陳俊維Tel：03-5779911#314


智動節能管控平台開發與驗證

國研院智慧機械創新協作服務平台國研院智慧機械創新協作服務平台

執行單位

計畫目的


以「掌握智慧機械的關鍵技術自主能力」為策略主軸，開發「感測器元件與模

組設計實作平台」、「智慧製造大資料分析與加值應用」、「小型智慧工廠虛

實整合系統」、「智慧製造專利布局策略服務與產業標準動態觀測」等關鍵技

術，完成設備智動化 (感測器模組)、系統虛實化 (虛擬自動化生產系統)、工廠

智慧化 (製造升級)，以達到政府推行智慧機械之目標。



成果簡介儀科中心掌握智慧製造關鍵技術，以完整光學元件產線為平台，建置測試場域與產學研連結，提供各中心技術展示場景，並由國網中心彙整各中心感測器數

據，建置智能監測聯網平台，供各中心線上監控製程狀態與下載數據。

國研院智慧製造智能監測聯網


智慧感測模組平台斷刀預防即時監測系統

Name：許芷寧

Tel：03-5779911#575


成果簡介

展品規格

應用情境

聯絡窗口

此振動感測器主要應用於監控工具機工作時振動頻率與加工物、刀具之相對關係

，藉由數據分析與 24 小時監控，以達到預防加工物因刀具不良而導致失敗之可

能進而增加耗材成本。以振動感測器應用於桌上型複合式加工機加工過程監控，

透過感測器後端電子／電路技術，進而將加工過程的振動頻率、刀具間進行關係

模型建立，作為刀具磨耗預防。

1. 感測器規格：

偵測頻寬：~1.5 kHz；

傾斜角：±180；

精度：±1；

加速度：±3 g；

體積：5 cm × 5 cm × 5 cm (含外殼)；

電壓：5 V

2. 桌上型複合式加工機：

RT：30 cm × 30 cm × 30 cm / 110 V

具備 3D 列印、雷射雕刻、PCB 銑削

將此振動感測器模組搭載於桌上型 PCB 雕刻機加工平

台上，對模擬加工機加工時產生之振動進行振動偵測

，並即時將振動訊息回傳至中央電腦分析監控，判斷

加工物與加工機刀具當前狀態。

蕭文澤研究員



智慧機械創新協作館

陳峰志研究員


本計畫將藉由常壓電漿可進行材質表面的改質及

降低粗糙度與材料移除等處理程序。計畫中將常

壓電漿產生裝置，整合關節式機械手臂與自動化

控制技術，透過 3D 掃描技術重建工件 3D 輪廓，

進一步產生拋光路徑規劃進行工件表面處理。

常壓電漿技術開發 ( 開發中 )

此常壓電漿系統，除可清潔材料

表面改善粗度外，亦可進行表面

極性化改質作業，以化學鍵結取

代物理性附著，提升工件表面能

後，使工件由疏水性轉變為親水

性質。

常壓電漿與機械手臂加工系統

Name: 林郁洧

Tel: (03)577-9911#642

Email:[email protected]

計畫主持人

執行單位

計畫目的

成果簡介

展品規格

聯絡窗口

合作廠商

應用情境

常壓電漿與機械手臂加工系統

直式橫式


莊裕澤資深研究員

國研院科技政策研究與資訊中心

Name：樊晉源

Tel：02-27377178

Mobile：0955-704-436


計畫主持人

執行單位

計畫目的

成果簡介

應用情境

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智慧製造專利布局策略服務與產業標準動態觀測

本團隊之計畫目的，在於有效運用專利分析及產業分析相關脈絡，探索國

際重點技術發明與重點廠商之相關技術佈局運用，藉此協助相關團隊了解

現階段世界重點領域廠商之發展趨勢並藉此探索我國研發團隊與世界國家

之差異，並透過此一過程，找到重點研究技術相關專利，提供給團隊進行

參考。

技術面：主要針對人工智慧技術運用在智慧製造之重點領域技術進行統整

與分析，並強調現階段技術著重在 5G 及相關物聯網溝通領域之技術，並

從中擷取出重點專利。

實務面：探索四家重點廠商之專利佈局，包含我國之台積電、鴻海；國際

之西門子、IBM，並從中進行比較，思考我國落後與領先之領域狀況，從

中找出適合之專利。

針對我國與世界領先國家之差異性進行說明，並從中針對我國現階段之重

點領導廠商與世界各國領導廠商在智慧製造領域之發展進行概述，而後分

別針對兩者具有價值之專利進行概述與說明，思考我國還需努力之地方。

進一步從相關之狀況中，思考未來 AI (人工智慧) 可以切入點，並從中針

對本院相關計劃之發展，進行說明。

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