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近年智農水產品省工機械物聯系統研發之介紹

行政院農業委員會水產試驗所 林志遠研究員/工研院微系統中心 魏駿勝經理

農委會「智慧農業」專案計畫下除10項領航產業由所屬機關負責配合實際業者場域進行創新智農技術開發應用之外,亦於「共通技術」項目及「業界參與」項目經費下支持學校、法人及農漁畜科技業者提出創新與實用之科技專案,以擴大公私領域之研發能量。本文以3個案例分享近年由本所結合法人、學術等單位共同輔導與協助水產科技公司研提相關初級加工、包裝分級、生產分篩等省工機械研發計畫之重要成果。若有需進一步諮詢,請洽工研院微系統中心魏駿勝經理(jenson@itri.org.tw)。

一、物聯化水產品初級加工處理省工機具之研發

 class='img_caption'圖一、魚體初級加工處理三去三清機械

台灣養殖魚類之初級加工(三去三清)通常耗費龐大人力及成本,本項研發由水產試驗所輔導工研院微系統中心106-107年提出共通技術科專案,結合臺灣大學生物產業機電工程學系及金屬工業研究發展中心成立跨領域、跨機構研發團隊,工研院微系統中心負責研發加工流程聯網監測及多模感測系統、臺灣大學生物產業機電工程學系提供機台機電知識和相關經驗、金屬工業研究發展中心負責機台機電設備設計,並以雲林口湖台灣鯛生態創意園區(生產合作社)為示範實施場域。

省工初級加工處理設施開發工作項目部分主要採用人機協作三去三清加工設施與秤重選別人機協作加工設施,並主要針對於入料、去鱗、夾取、剖肚與吸吮等作業,來輔助水產初級加工過程中,減少人為因素所造成的耗損與提升加工品質。其中導入了入料輔助機制、水刀軌跡設計以及電腦影像視覺技術,藉由整機協同作業加工程序的設計建置,以優化初級加工系統。系統完成後最終可達成去鱗12秒,且剖腹去臟去鰓約15秒,另外加上魚體於軌道上行走時間,約每20秒可以完成一次魚體處理。而入料優化的部分可將人工放料的時間減少至3秒,去鱗工程部分,可減少耗水量60%、提升去鱗效果至95%。

目前市面上三去三清相關設備多屬於單功能呈現,例如除鱗機或是除鱗去內臟機,少有整合初級三去三清之機械設備。一般國內除鱗機設施單機售價約150萬元(新臺幣),而去鰓除內臟設施售價約為250萬元(新臺幣),國外三去三清相關設施售價更約高達2倍以上,而應用本研究預期可減少20%的購置成本。

二、臺灣鯛魚苗智慧分篩計數系統

 class='img_caption'圖二、魚苗體型自動化分篩省工機具及操作流程(峰漁股份有限公司提供)

臺灣因氣候、養殖面積大小及魚價、產業鏈的關係,其中魚苗生產是臺灣較有競爭力的產業,但在選育與種苗生產過程中仍受人力老化與缺工問題之影響。因此,本案例在水產試驗所及工研院微系統中心共同輔導下,由峰漁股份有限公司於108-109年透過農委會「智慧農業4.0業界參與補助計書」提案,合作投入臺灣鯛魚苗智慧分篩計數系統開發,透過系統人機協作,將魚苗的分篩(分級)和計數流程自動化,以提升效率和正確率。

智慧種苗分篩計數系統主要分為兩項機具及模組。其中,「魚苗體型自動化分篩省工機具」採用主動式分篩機械機構設計方法,依魚苗體寬進行分篩,平行的分篩桿間距由小到大,可分篩出體寬由小到大的魚苗,同時透過分篩桿下方的推桿機構帶動魚苗在分篩桿上前進,可做到主動式適應多體型尺寸魚苗的分篩。另「影像辨識計數模組」則透過出魚/計數流道上的攝影機監測流過的魚苗,並以影像辨識演算法進行魚苗計數,在分篩省工機具啟動的同時計數程式會開始計算魚苗數量。此外,計數程式也與感測聯網監控系統串接,在分篩計數完成後可將資料上傳至資料庫保存,讓分篩、計數和資料上傳流程整合一次完成、提升效率,數位化資料也可不斷累積以提供後續生產管理上分析使用。

系統開發完成後以屏東農業生物科技園區中峰漁公司廠內之臺灣鯛魚苗進行實測和效能驗證,在魚苗體長範圍為5-30公分時,與原人工分篩之比較,平均分篩正確率94%,平均計數正確率96%,分篩計數的速度為平均1582尾/小時,可節省4/5的計數時間。

三、白蝦高效篩檢分級機具之應用改良開發

 class='img_caption'圖三、白蝦高效篩檢分級機具(蝦覓世界有限公司提供)

白蝦為我國重要養殖品項,然而國內一般有關其大小體型之分級篩選,多以傳統人工肉眼判斷挑選後包裝方式為主,不僅相當耗費人力體力與耗時之外,經人工挑選後的整批水產品品質亦不穩定,相對影響整批售價高低。本計畫由水產試驗所及工研院微系統中心共同輔導蝦覓世界股份公司提出109-110年業界參與科專案,開發一自動化精準分級省工機械設備,主要以目前已商售之國產機台加以改良設計為一套物聯化分篩機台。

改良設計開發重點為在選別過程中,需消耗時間調整對應的尺寸與間距,且無法單獨調整單一規格之分級,而改良之自動化精準分級省工設備分篩機設有7組篩選機構,亦可單獨調整單一規格之分級,精準篩選出各級別的蝦子,減少暫停產線來調整機台的人力浪費,更不用再進行二次分篩,可節省約75%人力;提高人力作業效率、解決養殖缺工。

另外,本設備更增加結合感測偵測,針對白蝦包裝自動控制分級設備之啟動,作業中同時進行契作戶交貨白蝦的體型統計與記錄,以掌握白蝦包裝品質,如遇到異常數據,可回饋契作戶進一步協助改善養殖作業。串聯契作到加工的產業鏈資訊流分享以達到精準分級包裝與出貨品質穩定之整體規劃,除提高出貨品質和數量精確度外,亦可增加品牌信任度、提升顧客滿意度和忠誠度。

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