以AI檢測客車骨架，符合ECE R66法規焊接確保車體結構安全
2023/3/23
撰文｜余曉晶
專訪｜創奕能源科技股份有限公司先進技術部資深經理 魏維瑲
負責大客車骨架焊接的焊接課課長在與檢驗課確認完焊接品質後把焊接人員Ray叫了來，告知了有好幾處焊接有瑕疵並要Ray儘快進行改善。
聽了組長的交待，Ray好奇地問了組長：「老大，以前檢驗不都要花好幾個小時，今天怎麼這麼快就驗完了？」
組長：「人家現在有科技利器，一台大客車不到半小時就能查完。」
Ray：「一台車有幾百個焊接點，照這樣算來平均一分鐘可以驗二三十個焊道耶！什麼利器這麼神啊？」
組長：「聽說是透過AI來做檢驗。而且人家AI把每個焊道合格的/不合格的都拍照存檔了。所以你呀！給我認真一點，別再給我出紕漏了。」
Ray：「唉唷老大，我有認真焊啦！但要焊幾百點，難免偶爾會眼花嗎！」
組長：「好啦！別找藉口，趕快去補強。再出現瑕疵就扣你績效獎金。」
焊接品質優劣攸關車體結構安全
如同上述虛擬情境故事裡的焊接人員一樣，人在長時間高強度的工作下，難免會出現疲勞、眼花、分心等等的現象。但對於製造大客車這種攸關人身安全的產業來說，這樣的疏漏造成的產品瑕疵，若不能在車子出廠前就提前找出並解決，一旦大客車載了客行駛在路上而發生意外，則很可能會演變成重大傷亡事故。
創奕能源科技股份有限公司先進技術部資深經理魏維瑲就表示，過去多年的電腦輔助工程分析(Computer Aided Engineering, CAE)的經驗，最擔心的是分析後的設計在製造過程中與實際製造過程產生落差，最後導致品質問題與安全問題，為了為降低這一情況產生，因此創奕能源科技股份自己開發AI系統確保製造品質。
然而，客車骨架焊接品質的檢驗卻是相當耗時費力的。據魏維瑲的說明，傳統焊接品質的檢驗是以人力用皮尺或捲尺來量測。而一台大客車就有多達五百點處以上的焊接處要一一檢查，因此至少得花兩小時才能完成。
魏維瑲更說，「檢驗工作吃重也讓漏檢的機率提高，而這亦導致了品質一致性及車體強度是否符合規定難以做到精準確認。」
快狠準的AI檢驗讓焊接瑕疵無所遁形
有鑑於此，創奕針對客車骨架焊接品質檢測開發了一套AI系統。該系統主要是以焊道間距尺寸與焊道尺寸這兩種特徵進行AI視覺辨識。而其運作方式是：先收集不同瑕疵的照片加以分類，然後將照片輸入給創奕開發的演算法進行訓練。 訓練完成的AI模型則存放在一台配備有三個攝影鏡頭、AI硬體平台、顯示螢幕與鋰電池的移動式小車內。如此即能於廠房內對焊接完成之車體骨架拍照取像，並且進行AI推論，從而將結果即時地顯示在小車的顯示螢幕上。
而透過小車顯示螢幕，檢驗員若發現焊道有不合格之處可立即通知相關人員進行改善。改善完成後再次進行檢驗，直到焊道完全符合規定，即可留存最終檔案並上傳至伺服器作為客車的電子生產履歷，以利日後的溯源管理。 魏維瑲還進一步說明，創奕這套AI檢測系統不用再靠人力與皮尺/捲尺在現場量測；且相當具親和性，操作人員只需輸入參數即可，就算沒有程式專業背景者也可輕鬆上手。
而上中下配置三台攝影鏡頭的移動式小車會繞行車體一周拍下所有角度的焊接結果進行辨識比對，全方位精準檢驗不讓任何瑕疵有機會逃過AI的「法眼」。更厲害的是，該系統只需花原本1/5的時間就能驗完一台有數百點焊接處的大客車，可說大幅提升了檢驗速度，同時也降低了人力與時間成本。
性能卓越、值得信賴的AI硬體平台
至於AI硬體平台配置，由於這套客車骨架焊接品質AI檢測系統所應用的環境與使用方式有其特殊性（像是工廠易有鐵屑粉塵、以電池供應電力、需接多台攝影鏡頭、大量影像需儲存等等），因此系統能否順暢運作，硬體平台扮演關鍵角色。
據魏維瑲表示，創奕評估了市面上幾家廠商的AI硬體平台。他發現：有的功能不夠完備無法滿足其應用需求；也有的規格可以滿足需求但是是剛推出的新品，讓他擔心產品的穩定度與可用性。 「而研華不僅是工業電腦的領導品牌，AI產品也推出有很長的時間了，所以最終我們選擇了研華的MIC-730AI。」魏維瑲如此說。而事實證明，自去年六月研華供貨給創奕後，使用至今的MIC-730AI一直都有穩定與高效的表現。
功能完備與支援到位加快專案完成速度
另據研華補充說明，MIC-730AI是基於NVIDIA Jetson Xavier的AI推理系統。除了有優異的性能來進行AI視覺辨識外，無風扇的設計可以防止工廠內的粉塵被吸入機身，藉此確保了系統運作的穩定性。而低功耗特色則可節省設備裝置在運作時所耗用的電力，讓此專案以電池供電就能有足夠的續航力來執行AI檢驗。
另外，MIC-730AI提供了豐富的I/O介面，像是多個USB埠讓此專案可以連接多台攝影鏡頭。而若使用者有更多的介面需求也可透過研華的iDoor模組或插卡式的iModule來額外增加。而此專案需要儲存的大量影像也透過MIC-730AI提供的SSD硬碟將儲存容量擴充至1TB。
在技術支援方面，研華提供的MIC-730AI專屬開發板支援套裝軟體（BSP）與中英文手冊等豐富資料對使用者亦助益良多。魏維瑲就說，「研華提供的技術資料與開發工具都相當齊全，甚至還提供了產品3D模型圖，讓我們在設計移動式小車與AI系統時能更快地完成專案開發與整合，也使檢測系統能早日應用於工廠生產線上。」
從根源處消除安全隱患為大客車安全把關
骨架焊接品質對客車的安全至關重要。以往礙於檢驗一台車要花費的時間過長與人力有限之故，負責檢測的單位或機構通常僅以一輛車作為代表來進行實車查核。但就算代表車通過了檢驗卻不表示其他車輛也有同樣的製造品質。
創奕與研華合作開發的客車骨架焊接品質AI檢測系統能以省時省力又精準的方式來檢驗製造品質，從生產端就把影響大客車安全的隱患剔除，讓製造的每一台車都有一致的品質，從而為大眾搭乘的客車或遊覽車做好安全把關。
而除了目前已導入創奕工廠內使用的上述AI系統之外，魏維瑲還計劃繼續使用研華的MIC-730AI來開發其他各種AI檢測系統。且未來，也打算將這些AI應用輸出至創奕在海外的合作廠商，讓更多的客車製造商都能打造出品質有保障的安全產品。
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