可提高工具機精度的共光程干涉儀系統

 
2016/08/04 江欣怡 | 特約文字編輯     714
 
品質是產品能否在市場上勝出重要的關鍵,而為全球製造業重鎮的台灣,能否推出精準的產品也是產業界最為關注的重點。為了提升台灣機械產業競爭能力,由國立雲林科技大學機械系光學量測實驗室所成立的Smart calibration團隊,去年便以研發多時的「共光程位移量測干涉儀」參加科技部104年度創新創業激勵計畫,並一舉拿下創業傑出獎。

同時間,Smart Calibration團隊也成立了慧準科技,以共光程位移量測干涉儀系統為核心技術,希望能提高機械產業工具機精度的測長與定位能力,而該技術不僅可應用在工具機的校正,還可用於精密定位量測以及高精密動態量測上,是機械產業發展與升級不可或缺的關鍵,也是該團隊致力朝向產業應用的「第一桶金」。

台灣本土自製的精密校驗系統

我們日常生活中到處可見到機械產品,以人手一支的手機為例,不管是機殼或內部零件,生產時都需利用工具機進行加工,而在製程中,由於產品需要打出孔位或符合角度要求,因此在製造時常須移動車床、銑床、綜合加工機等工具機。

一般來說,加工方式有線性軸(直線移動)與旋轉軸(旋轉移動)兩種方式,即便工具機本身的精度極高,但只要有移動就會產生微小的變形量,甚至是機台長久使用或是操作不當,也會影響製造時的精密程度,而干涉儀的作用,就是要偵測工具機在製程後產生誤差的程度,而以此資訊事先規劃該補償的量。

目前台灣業界所採用的干涉儀多仰賴英、美、德等國家進口,而慧準科技所開發的共光程位移量測干涉儀,其光學架構與進口的干涉儀有所不同,較能抵抗環境的干擾。而且它因為是精密機械線性軸的校正設備,故搭載有自動化的調整機構,可以解決煩複的精密機械校正的需求。

「一般說來,工具機若放置於類似辦公室的穩定環境中進行製程,良率應會較高。但其實工具機大多會置於有高度環境干擾的廠房中,廠房的干擾因素中尤以位移影響良率最大。由於干涉儀的功能是位移校驗,而且我們的共光程干涉儀可藉由光學結構克服這些擾動,故相較於國外廠牌,慧準科技的產品可減少此一因素的影響。」Smart Calibration團隊成員,畢業於中央大學機械工程博士班目前也是雲科大專案助理的張中平說。

檢測技術是工具機產業升級的關鍵,但目前高精密檢測技術多掌握於先進國家手中,使得國內的工具機產業在提升附加價值時常面臨到資源整合的瓶頸,特別是工具機軸像定位精度檢測的部分。以全球工具機精度軸向定位精度檢測系統市佔率最高的英國Renishaw為例,該公司在台灣僅設有營運銷售及技術服務部門,卻沒有任何研發實驗室或據點,因此,當客戶碰到關鍵問題時常無法立即獲得技術支援,而這也成為慧準科技踏入工具機校正市場的切入點。

慧準科技強調自己的產品是百分之百台灣自製設備,並且零組件也有九成以上是國產品,「我們在客製化的服務上具有極大的優勢,而且產品架構更精簡,也較容易調整,客戶可以省下百分之六十的手動架設時間,又若搭載了自動化調整機構,除可減少人員訓練的門檻外,更可以省下百分之九十的架設時間。」張中平解釋道,因為目前市場上的干涉儀多半是以手動進行校正,但慧準科技的技術能夠使操作容易並達到自動調整的功能,具備了後端便利性,也因此在參加創業競賽時,團隊名字也畫龍點睛的以「Smart Calibration」(智慧校正)自稱之。  

一般的工具機至少都有三個移動軸,包括左右、上下、前後,而共光程位移量測干涉儀就是針對這三個部分做量測及校正。舉例而言,線性定位校正前若精度約 10㎛(微米)、重複性約5㎛、背隙約5㎛,經技術校正後可達到精度小於1㎛、重複性小於0.5㎛,背隙小於0.5㎛,從以上數字就可以看出慧準科技的共光程干涉儀在市場上的競爭力不容小覷。

三種營運模式因應產業發展

Smart Calibration團隊是由雲科大機械系副教授王永成帶領旗下專案助理及大學部、碩士班、博士班共五位成員所成立的,「其實我們實驗室一直都有和業界配合,而會參加創新創業激勵計畫,也是因為王教授於進入雲科大後持續進行精密校驗儀器開發,八、九年來我們在共光程干涉儀系統總算建立了一個雛形,技術也漸趨成熟,同時和業界合作的產學案也持續不斷,對於技術可以進入市場逐漸有信心後,團隊才選擇參加創業計畫。」張中平說。

由於Smart Calibration團隊成員全都是機械背景,所以在比賽時較容易以技術的角度去表達,但是弱點也很顯著,「過程中,我們從業師身上學到了要使不同領域的人也能理解的方式來表達我們的技術,而且也因為我們在財務上的基礎很薄弱,因此這個過程對我們是個很大的學習。」他說。

團隊在經過反覆討論,再加上業師與業界的建議,目前慧準科技計畫以三種模式打進市場,「我們計畫用三種方法把我們的技術帶到客戶端,第一種是代客校正,也就是將設備帶去客戶端協助校正,採每次收費方式;第二種是客製化校正專案,也就是客戶想要哪些特殊量測模式,我們就直接提供;至於第三種則是直接販售校正系統。」張中平說。慧準初估這三種模式將各佔公司營業比重的50%、30%與20%。

但當前台灣工具機產業較過去萎縮,市場需求下滑,對此不利的局勢,張中平也樂觀地表示:「產業情勢有高有低,但市場對工具機的需求絕不會消失,對於現階段低迷的市場,我們會先做其他周邊,等待需求再現時再持續耕耘。」而這也是高度技術導向的慧準科技目前因應產業與市場發展所持的態度。

度過市場低迷蓄勢待發

台灣是全球最密集的產業聚落,也因產業是以中小企業為主故應變力極強,客製化服務能力也極高,因此名列全球工具機十大出口國之一。以2013年工具機輸出額來看,台灣的35.48億美元(相當於1135億台幣)僅次於德國、日本、義大利,是全球第四大工具機輸出國,此外,台灣每年出口工具機台約五萬台,若粗估每台軸像校正費用為6000元台幣,市場規模將達到三億台幣,而這正是慧準科技鎖定的目標。

不過,近來中國大陸快速發展,壓縮了台灣中低階商品的市場,再加上台灣產業普遍缺乏精密檢測核心技術,得仰賴國外進口,又因國外設備商並未在台提供研發支援服務,導致台灣廠商在面對他國競爭時,普遍缺乏技術整合與產業升級能力。

「我們公司才剛成立,由於幾位成員都還在唸書或服役,也因剛踏出校門,與產業的連結度較低,因此公司知名度稍弱,人力配置也較難,所以我們希望是以培養種子部隊的方式開始行銷。」張中平說。

初期,慧準科技鎖定的種子單位是大專院校及法人單位,將先提供種子單位低成本設備及技術,並且媒合種子單位與產業單位進行產學合作,將技術與設備引進產業,「我們能提供台灣自製的干涉儀,也能提供完整的後端技術支援,只待公司人力較為寬裕時,就可以透過產業整合銷售校正設備或技術,以獲得更高的利潤。」他說,目前蓄勢待發的慧準科技也將以其獨有技術在市場上佔領一席之地。

註1:張中平博士創業團隊參加科技部「創新創業激勵計畫競賽」於104年第一梯次選中勇奪創業傑出獎殊榮,並獲200萬創業獎金。

註2:科技部推動「創新創業激勵計畫」之目的,在鼓勵我國年輕研究人員創業,引導高等教育研究機構建立創新創業文化,並營造研發成果或創意產業化的友善環境。該計畫每年舉辦兩梯次的創業團隊評選,每梯次遴選至多40個團隊,藉由系列課程與實作研習、國內及矽谷成功華人創業家與創投家擔任業師,並由國研院、3個科學工業園區管理局提供原型開發支援、技術試驗場域、資源轉介服務等,經過3階段的評選及決選、小額創業資金挹注,以及舉辦天使創投媒合會,協助團隊創業。