2019 年 9 月出版
科儀新知 第 220 期
智慧光電農業機器人專題
智慧農業機具與輔具之應用 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
楊智凱, 葉有順, 王乙涵, 張祥傑, 陳偉豪, 方理, 蘇建升, 林韋至, 吳耿睿, 蕭崇宇, 王獻民, 歐陽彥杰, 吳昭正, 歐陽盟, 劉滄棽, 張建禕
臺灣農業在耕地面積狹小的不利條件下，面臨農業人口老化、缺工、全球化競爭與氣候變遷等問題，以小農為主體的臺灣農業目前面臨永續發展的挑戰。行政院農業委員會於106年度開始執行「智慧農業」計畫，期以智慧生產與智慧化管理，突破小農困境，提升農業整體生產效能。農業勞動力為農業之根本，面對缺工、人口老化之嚴峻挑戰，是我們農業部門最重要的課題。農委會的智慧農業計畫為解決勞動力不足的問題，進行了智慧農業機具、輔具的規劃與應用，如採收搬運輔具、高光譜檢測技術、魚體選別整排技術等研發，希冀藉智慧科技，讓農民運用省力省時省工的工具，有效率的進行農業生產。
無人機於精準農業之應用 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
楊明德, 許鈺群, 曾信鴻, 曾偉誠
為實踐精準農業，空中的無人機成為重要角色。無人機從軍事需求發展至商業、民生需求。固定翼、直升機與多軸機型為主軸發展，搭載多元感測器，如熱像儀、多光譜儀等精密感測器，衍伸出多面向精準農業應用。本文介紹以無人機應於精準農業之機制與案例，尤其以台灣重要糧食作物水稻為範例，基於影像處理技術發展分析技術，用以水稻植株計數供秧補秧評估、倒伏分析供災損評估、建立雲端平台彙整群眾力量，提升農業調查之效率。本文亦分享國內外多項無人機農業發展案例，包含農地管理、農噴施肥、蟲害與復育等應用。未來的精準農業中，無人機於農業資訊蒐集將佔有不可取代的重要地位。
空中與地面無人載具應用於 3D 果樹與樹林建模 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
黃韋蒼, 于鈞, 顏永哲, 施睿庠, 李易昇, 林修國, 陳宗正, 黃基倬, 陳怡君, 邱俊誠, 歐陽盟
本文章使用無人旋翼機結合無人多足地面機取得果樹可見光與近紅外光影像，運用影像資訊進行光譜分析與建立三維模型應用於果樹生長監控系統。無人旋翼機飛行藉由 PID 控制，依照路徑規劃，使無人旋翼機自動飛行收集果樹影像資訊；透過實時動態載波相位差分技術定位，誤差只達公分等級；空中的無人旋翼機加上地面的無人多足地面機，藉由上中下多角度影像疊合、立體視覺法與三角網格建模技術來建立三維模型，達到果樹生長情形的監控。
植生指標之單／雙影像模組發展 探討 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
廖泰杉
NDVI影像模組在於精準農業流行而被重視，使用不同植生指標可以簡單量測綠色植被的數量和生長狀況、葉綠素含量、量測植被冠層中氮的相對含量等。亦可用來估測田間產量與田間管理等；本文介紹台灣儀器科技中心發展雙相機與單影像模組所組成的植生指標(NDVI) 影像模組，可供國內研究單位或個體農場經營者參考選用。
精準雷射蟲害控制 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
張嘉熒, 徐逢均, Sumesh Nair, 蘇靖傑, 林俊佑, 許根玉, 陳顯禎
在本研究中發展雷射病蟲害防治儀，其結合了單眼立體視覺 (monocular stereo vision)、快速雷射掃描 (rapid laser scanning) 與智慧影像辨識 (intelligent pest recognition) 等關鍵技術，應用於農業害蟲種群數量控制。選擇小白紋毒蛾 (Orgyia Postica) 與台灣黃毒蛾 (Porthesia Taiwana) 這兩種常見的害蟲做測試，將其標定完成之原始圖像用於 YOLO 演算法訓練與辨識，在 YOLO 演算法框選區域，再針對不同的害蟲做影像處理來檢測出害蟲的頭部，若是小白紋毒蛾則先需要將影像之色彩空間由 RGB 轉換成 HSV 後再進行頭部檢測的影像處理，並通過使用 k 均值聚類演算法 (k-means clustering algorithm) 定位出害蟲頭部的中心座標值，使雷射掃描系統能精準地控制雷射光束照射在害蟲頭部。實驗結果指出在波長 450 nm 、功率 1.735 W、光斑直徑 2.5 mm 的條件下，二齡以上的台灣黃毒蛾幼蟲在照射 1.2 sec 後會使其無法進一步攝入食物。因此，所發展之雷射病蟲害防治儀是能夠有效地控制害蟲種群的方法。
應用於 CIGS 薄膜太陽能電池的陣列取像裝置及檢測系統 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
陳志文, 陳銘福, 林儀豪
太陽能電池是作為光電能源轉換的重要基本元件，而光電轉換效率與製造成本是最重要的兩大關鍵因素。CIGS 薄膜太陽能電池可以節省大量原料又具可撓特性，寬廣的吸收光譜範圍與 18% 以上的光電轉換效率，被認為具有很好的發展潛力。CIGS 薄膜電池在生產製程中會經過3道劃線製作程序，包括雷射劃線與機械劃線，但可能出現劃線的線寬或線距的變化，劃線扭曲，劃線深度不足或崩裂等等不良現象。傳統抽樣離線檢查已不能符合現今量產需求，薄膜電池製造商急需能與產線製程結合的線上全檢系統。因此，設計開發一套陣列式光學取像裝置與檢測系統，作為 CIGS 薄膜電池的線上全檢 AOI 系統。該 AOI 系統設計配置4組取像模組與高亮度線型光源，對長約 1200 mm 寬X約 600 mm 的大型薄膜太陽能板進行快速數位化掃描與影像處理分析，單片太陽能板的 AOI 作業流程能在 60 秒以內完成，完全符合生產線上的速度要求，整套 AOI 系統的穩健性與檢測精確性同時通過產線驗證。
