/ 發布日期：2017/10/27/ 瀏覽次數：213

感測器技術被廣泛運用於智慧工廠設置與自動生產流程，工業部門的感測器主要作為查看與監視生產設備的加工過程，在更先進的感測器技術協助下，可透過感測器獲得的參數，以改善自動化設備的安全性與精準度。
感測器可被應用於量測工業中的各種參數，包含照明、化學品，氣體、壓力、流量、震動與加速器。Frost & Sullivan認為，在2020年前，智慧監測創新將大規模於工業部門採用，可應用於追蹤機器狀況與協助預測與進行預防性的維修。其探討創新感測器包含：光達(LiDAR)、互補式金屬氧化半導體(CMOS)影像感測器、3D影像感測器、熱影像感測器、奈米氣體感測器、微機電系統(MEMS)感測器、聲波感測、智慧感測與加速器。
將以兩篇文章闡述相關內容，首先介紹感測器在工業部門的角色與趨勢，並將感測器分四種類型介紹，分別為影像感測、氣體感測器、聲波與震動感測器，以及加速器與傾斜感測器。

一、感測器發展對工業應用的影響
(一) 與物聯網(IoT)連結：為使生產線更快速、有彈性與提高效率，將設備連結至物聯網為新興發展趨勢。物聯網能整合感測器、控制系統、資產與生產設備提供決策者更充分的資訊。
(二) 工業自動化的機器人革命：機器人在製造業自動化持續發展，運用協同機器人(collaborative robots)與人類共同合作可提高生產力，透過鄰近感測器(proximity sensors)與3D影像系統，機器人能在極小化人為干預下運作。
(三) 預測分析將驅動智慧工廠發展：工廠需要具備自我監測與廠內設備預測功能以自動監測與判斷問題，但市場需求不斷變動，製造系統需持續適應變動的環境，此場內管理幫手可最適化設備的維護排程與在機器當機時採取安全措施。
(四) 擬真環境：透過建立擬真的環境來降低製造時間與成本，擬真環境能讓全球的工具與平台得以連結，並即時解決困境與訂定積極性的政策。

二、 影像感測技術的發展與關鍵要素
(一) 3D影像感測與光達將影響工業發展：
利用光電相關技術原理製造影像的互補式金屬氧化半導體影像感測器可整合不同設備，讓即時監測應用更具有彈性，能提高其工業應用的機會，如機器影像。3D影像感測對於以機器手臂進行自動化挑揀工作的物流業來說，扮演很重要的角色，特別是3D飛時測距(Time of Flight, ToF)。麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology)研究員開發低成本的固態光達晶片，運用非機械性光束引導，較機械光達更輕巧且堅固，可協助機器人辨認物體。另外，使用封裝晶片上的矽光電二極體(photodiodes)製造的三元色感測器可提供多光譜影像以辨識實際光譜，此外，多光譜感測器能在電磁光譜(electromagnetic spectrum)間捕捉特定波長範圍內的影像資訊，將有機會應用於產品驗證與材料開發。高光譜(Hyperspectral)影像則可以測量數百個連續光譜帶(spectral bands)中的光。
然而，部分作為工業應用的感測器(如3D影像與深度感測器)具有高度特殊性，需要高額開發成本，且若大量裝置，將使總設置成本更為可觀。若能持續縮小儀器尺寸與降低成本，將能使影像感測器被更廣泛的應用。
(二) 重要發展與創新：
1.3D飛時測距：德州儀器開發的3D飛時測距晶片OPT8241能用紅外線光顯示場景，並利用感應器建立3D圖像，可應用於機器視覺(machine vision)、3D掃描、3D檢查和自動尺寸標註。
2.高光譜：FLIR開發的MWIR-20與MWIR-60熱像儀，能在同一螢幕內呈現光譜與空間資訊，且能捕捉在中波段紅外線頻譜內快速移動的物體。
3.電荷耦合(CCD)影像感測器：今年6月安森美半導體發布高解析度的CCD影像感測器KAI -29052，具有2900萬像素，且能偵測500nm到1050 nm內的波長，具有黑白、拜耳色與備用色(Spare Color)配置，可應用於機器視覺。
4.多光譜與熱能影像：愛美科(IMEC)於今年1月展示快照多光譜影像感測器，整合彩色與窄頻的近紅外線(NIR)濾波器，感測器能支援晶片上微鏡頭，最下畫素能達5um，將應用於工業品質的檢測與控制。