【中鋼AI現場3：數十噸鋼捲裝載一人就能搞定】中鋼AI無人天車自動化流程大圖解
中鋼整合多項機器學習技術，打造鋼捲吊運自動化，更串連了物流與資訊流，省去更多人工操作與管理流程
文/翁芊儒 | 2021-03-04發表
攝影／洪政偉
動輒數十噸重的鋼捲，就是中鋼每日例行出貨的產品，這個「沉重」的負擔，要如何來回搬運、加工、出貨？靠的就是被稱為「天車」的重型起重裝置，透過在廠區空中縱橫移動，吊送鋼捲到指定位置，就能在工廠或倉庫中，管理上萬噸的鋼捲排程與運送。
不過，要操作天車，大多得靠人力，進入吊掛於天花板的駕駛座中，來操作吊運鋼捲。但現在，中鋼一座位於碼頭邊的倉庫中，天車駕駛座內不見人影，卻能維持天車順利運行，司機開車入庫後，更能透過幾步驟簡單設定，全自動化鋼捲吊運任務，甚至在員工都下班後的半夜，都能啟動系統自動理貨。
這一套標榜無人操作的天車自動吊運系統，就是中鋼早在三年多前，運用多種機器學習技術打造的得意之作。
如何打造無人天車的全自動吊運流程？
要打造無人天車，就得想辦法幫天車裝上「眼睛」，中鋼試圖將人眼看到的操作資訊，透過電腦轉換為邏輯控制指令，再交由天車自動化判讀與執行。
剛開始，中鋼先在無人天車上裝設高解析度攝影機，將拍攝到的拖板車板臺二維影像，傳遞給板車駕駛員操作的人機介面中，由駕駛員在畫面上指示鋼捲儲放位置，再由控制電腦將儲放位置自動轉換為座標，拋送到天車指揮系統來吊運鋼捲。
但是，原先座標為二維座標，缺乏高度座標，無法有效指示天車指揮系統執行，也無法與天車使用的三維座標互相轉換。
為了克服這個問題，中鋼在高解析度的攝影機之外，加裝了一部三維掃描器，利用AI連結高解析影像與三維座標間的轉換，進而在二維影像上重建高度座標，完成電腦視覺技術的開發。
同時，也因為司機在操作人機介面時，可能會有不適應或抗拒的情形，中鋼也打造了一鍵裝車的功能，只要確認畫面上自動辨識的鋼捲儲放位置正確，按下確認，就能啟動天車自動作業。
在天車吊運的過程，中鋼運用了多種技術來達成吊運全自動化。除了使用機器視覺系統，來精準定位鋼捲儲位座標，中鋼也開發了各種智慧物流相關技術，比如將鋼捲吊運排程最佳化，並以AI算出最佳吊運路徑，以及建立了無人倉庫排隊優化系統，可以準確預測作業時間，讓駕駛能在合適時間前往倉庫，來執行裝卸任務。
同時，中鋼也分析數十萬顆鋼捲入庫出貨的過程，在倉儲管理系統中，建立了鋼捲最佳化儲位預測功能，讓每一顆鋼捲能在最少吊運次數與最短吊運距離之下，送達客戶端。
在吊運當下，中鋼更設計了多功能的智慧型吊夾，能辨識鋼捲身份、偵測鋼捲中心，精準取吊鋼捲；同時，也會啟動主動式安全防護機制，運用了深度學習技術，在天車吊運範圍內偵測人員移動，並能自動辨識、閃避障礙物。
達到吊運全自動化之後，中鋼也將無人天車系統，串連了物流與資訊流，省去更多人工操作與管理的流程。比如說，將天車串連物流資訊，就能得知隔日需出廠的鋼捲，並在前一晚自動理貨，先將鋼捲吊到接近車到的位置，來縮短隔日出貨時間。
又或是載貨司機到倉庫外報到時，只要刷一張ID卡，確認司機身分、車號後，串連倉儲管理系統就能得知這一趟任務資訊，自動預吊任務指定的鋼捲。
不只自建自用，更將無人天車外銷國際
無人天車在2018年投入運作後，至今更已經累積六萬車次，完成超過三十萬顆鋼捲的吊運。上線了第一套系統後，中鋼也在去年11月，於同一個倉庫中上線了第二套系統，這也是中鋼唯一配備了兩臺無人天車的場域。
這個倉庫中，約可容納兩萬公噸的鋼捲，透過兩套無人天車，來達成全倉庫鋼捲吊運自動化。
倉庫中間則設置兩條車道，可同時讓兩輛貨車入庫裝卸貨，若僅一輛車執行載運任務，兩臺天車也能互相搭配吊運，來加速的裝卸貨的時間。
梁傑盛指出，改用無人天車帶來最大效益，是在於員工會有上班時間限制，且最少4小時一定要休息，但無人天車可以24小時不間斷的自動化執行，搭配後端管理的方法，還能做到前一晚自動翻堆理貨。
不只自建自用，中鋼更將這套無人天車系統外銷到中國鋼廠，2019年就已經銷售了12套系統，去年武漢肺炎疫情期間，更協助客戶導入系統時，遠距為客戶調機、將系統落地。
無人天車9大應用關鍵
如何建立起無人天車的自動吊運流程？深入鋼捲吊運現場，魔鬼就藏在細節裡，不一定要運用最新、最難的科技，每一個應用得當的技術環節，都是中鋼無人天車的成功關鍵。
應用關鍵１
靠機器視覺系統與雷射測距裝置找出鋼捲儲位座標
應用關鍵２
三維座標辨識克服板臺樣式不一問題
應用關鍵３
一鍵啟動無人天車吊運作業
應用關鍵４
天車指揮系統將吊運作業最佳化
應用關鍵５
靠多功能智慧吊夾精準取放鋼捲
應用關鍵６
用RFID雙重確認要出貨的鋼捲身分
應用關鍵７
防擺動技術控制鋼捲擺盪幅度
應用關鍵８
靠大數據預測鋼捲最佳化儲位
應用關鍵９
用影像辨識人影強化出貨安全
附圖：
倉庫內的地板上，以黃色方框設置了板車停放處，停放處正上方則設置了雷射測距裝置與機器視覺系統，用來掃描與辨識底下板臺，找出鋼捲儲位座標。（攝影／洪政偉）
車輛停放後，雷射測距裝置能確認車輛停放位置與板臺高低寬窄，機器視覺系統能辨識鋼捲儲放的中心軸，兩相結合定出三維座標，就能克服每輛板車板臺樣式不一的問題。（攝影／洪政偉）
為防止司機可能產生不適應或抗拒的情形，中鋼簡化了人機介面操作流程，讓司機在確認鋼捲儲放位置正確後，就能一鍵啟動裝車，指示天車自動作業。（攝影／洪政偉）
吊運過程中，天車指揮系統會將鋼捲吊運排程最佳化，並自動規劃吊運路徑；出貨前一晚，也能結合物流資料，自動翻堆理貨，節省隔日出貨時間。（攝影／洪政偉）
在吊取鋼捲時，智慧吊夾能自動偵測鋼捲的中心位置，並透過自動掃描測距的功能，更精準取放鋼捲。吊夾上也有RFID辨識功能，來識別鋼捲身分。（攝影／洪政偉）
儘管無人天車已經串連每一顆鋼捲的物流與資訊流，吊運當下，還是會以智慧吊夾偵測鋼捲的RFID標籤（鋼捲內側紙片翹起處），重複確認吊取的鋼鐵即為要出貨的鋼捲。（攝影／洪政偉）
為了減少鋼捲吊運時的擺盪幅度，中鋼也設置防擺盪運動控制技術，使吊夾獲得更穩定的運行，除了能節省吊夾擺幅收斂時間，也能防止撞傷鋼捲或撞歪板臺的風險。（攝影／洪政偉）
中鋼分析數十萬顆鋼捲入庫出貨的過程，在倉儲管理系統中，建立了鋼捲最佳化儲位預測功能，讓每一顆鋼捲能在最少吊運次數與最短吊運距離之下，送達客戶端。（攝影／洪政偉）
為了維護人員安全，中鋼也設置主動式安全防護機制，透過深度學習來偵測天車下方是否有人行走，來採取必要安全措施，也能在行駛過程中自動辨識障礙物與閃避。（攝影／洪政偉）
資料來源：https://www.ithome.com.tw/news/142943
圖號座標轉換 在 [分享] 電力座標系統解讀(電線杆牌子命名法) - 看板Gov_owned 的美食出口停車場
轉自 電力座標系統解讀
https://www.sunriver.com.tw/grid_taipower.htm
精簡的說 電力座標可用 GPPQQ RSTU[VW] 表示
G 的範圍：A-Z (陸上沒有I)
PP 的範圍：00-99
QQ 的範圍：00-99
R 的範圍：A-H (抱歉 但根據blackcellar 大大貼的新聞，考試範圍是A-Z)
S 的範圍：A-E (考試的範圍是A-Z, 也就是實際上沒有這些牌子)
T 的範圍：0-9 (ref. https://tinyurl.com/gud9e5w)
U 的範圍：0-9
V 和 W 不一定會標，看精度。
V 的範圍：0-9
W 的範圍：0-9
這可以方便大家辨識，像是 B 和 8 雖然長得很像，
但 B 只會出現在第一行的第一個字，和第二行的前兩個字；
8 只會出現在第一行第 2-5 個字，和第二行第3-6個字。
給大家參考看看 o"_"o
祝大家金榜提名！
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何謂電力座標
在我們的生活環境裡，被視為破壞景觀與障礙的電線桿與配電箱上，大都印有編號數字。
有一天，積丹尼發現自己家附近的電線桿，竟然每一支都有明顯的雙排數字編號，而且，
似乎有一定的規則可循，自稱九歲就瞭解地圖價值的他，憑藉著對地圖的狂熱與鍥而不捨
的精神，終於從電線桿上的編號成功地換算出地理座標。
原來每一支電線桿上的編號，藏著該電線桿的 二度分帶 TM 座標。他說：在台灣不用攜
帶 GPS 接收儀，也能準確地定出座標，而且誤差只有 10 公尺，只要您有合乎地理座標
的地圖，到那裡都不會迷路。電線桿與配電箱上的那排編號數字，我們即稱之為「電力座
標」。
電力座標與二度分帶座標的關係
我們先看看台電公司電線桿的牌子與配電箱上的編號 ，牌子的下兩行與配電箱上的最上
排數字就是電力座標 (電線桿不一定每一支都有座標，要看所在縣市及地區，例如台中
縣市、苗栗縣都不錯，但汐止附近則要耐心尋找，配電箱一般都有座標)。經過簡
單的換算，就可以將牌子上的號碼換算成橫麥卡脫投影 二度分帶 TM 座標 (TWD67，
Taiwan Datum 1967)，也就是 台灣地理人文全覽圖 使用的座標系統，
以下用 R1998 EE79 來說明轉換方法。
轉換公式詳解
■ 分區座標原點的確定
https://www.sunriver.com.tw/images/grid/grid_01p.jpg
電力座標原點：海端．關山
https://www.sunriver.com.tw/images/grid/grid_01bb.jpg
南島第 42 幅【海端．關山】電力座標分區原點 (如上圖)，R 區原點 二度分帶 TM 座標
值 T67 X：250000、Y：2500000
⊙ 台灣地區電力座標系統分區示意圖
電力座標系統分區示意圖
台電公司以東西長 80 公里，南北寬 50 公里為範圍，將台灣 (含外島) 劃分成 A~Z 等
區塊，每一區塊以最西側 X 座標與最南側 Y 座標為原點，以 R 大區為例，最西側的 X
座標為 250000 公尺，最南側的 Y 座標為 2500000 公尺。 台灣地理人文全覽圖 每幅分
割地圖右上角，已經為您標示分區原點座標，讓您不必再花時間找尋原點座標值。
電力座標系統分區明細
A - 新竹西北邊 M - 台南縣市沿海
B - 基隆、台北縣市、桃園、新竹 N - 嘉義、台南、高雄、台東
C - 台北、宜蘭 O - 花蓮、台東交界
D - 新竹、苗栗、台中 P - 台南市沿海
E - 台北、桃園、新竹、苗栗、宜蘭 Q - 台南、高雄、屏東北、台東
F - 宜蘭沿海 R - 台東、綠島
G - 苗栗、台中縣市、彰化、南投 T - 高雄、屏東、台東
H - 台中、南投、花蓮 U - 海面 V - 屏東尾
J - 雲林沿海 W - 蘭嶼 X、Y - 澎湖群島
K - 彰化、雲林、嘉義、南投 Z - 金門 S - 馬祖
L - 南投、花蓮中段 註：不包含 I (未涵蓋陸地)
■ 圖號座標原點的確定
https://www.sunriver.com.tw/images/grid/grid_01c.jpg
電力座標公式轉換圖示
每一個大區塊 (80公里 × 50公里) 範圍裡，再以東西長 800 公尺，南北寬 500 公尺為
範圍，將大區塊分割為 10,000 個不同的圖號的小區域。R1998 代表的就是 R 大區塊中
第 1998 圖號區，其原點座標換算即為：
X 座標：250000 (R區原點) ＋ 19 × 800 ＝ 265200公尺
Y 座標：2500000 (R區原點) ＋ 98 × 500 ＝ 2549000公尺
R 區 1998 圖號原點： X：265200 Y：2549000
■ 100公尺 × 100公尺正方區塊原點座標的確定
https://www.sunriver.com.tw/images/grid/grid_01d.jpg
電力座標公式轉換圖示
每一個圖號區 ( 800 公尺 × 500 公尺 )，再以 100 公尺 × 100 公尺為範圍，將圖號
區塊，以東西向 A~H，南北向 A~E，組合成 40 個 100 公尺 × 100 公尺的更小區塊。
電力座標 EE 所代表的座標原點，即為距 R 區 1998 圖號：
東側 400 公尺 ( 265200 ＋ 400 ＝ 265600 )
北側 400 公尺 ( 2549000 ＋ 400 ＝ 2549400 )
即 R 區 1998 EE 原點 X：265600 Y：2549400
■ 10 公尺 × 10 公尺目測可達區塊原點座標的確定
https://www.sunriver.com.tw/images/grid/grid_01e.jpg
電力座標公式轉換圖示
電力座標尾數 79 所代表的範圍，即為距 EE 正方區域原點往東 7 × 10 公尺，往北 9
× 10 公尺的 10 公尺正方區域，R 區 1998 EE79 的座標原點 TWD67 X：265670 Y：
2549490，雖然所換算出來的座標區域還是 10 公尺 × 10 公尺的區塊，但已經是目視可
以清楚辨認彼此面貌範圍。
在都會地區，因電線桿、配電箱密度較高，我們還可以找到加印個位數字：例如 R1998
EE7912，尾數的 12 表示 X 座標加 1，Y 座標加 2，精準程度達到 1 公尺範圍，比單一
GPS 接收儀定位測出的座標值還要精準。(電線桿、配電箱分佈密的地方，通常多高樓大
廈，GPS 接收訊號相對微弱，難以發揮精準的定位功效。)
■ 電力座標速算公式
https://www.sunriver.com.tw/images/grid/grid_01f.jpg
電線桿上的電力座標
綜合以上敘述，可以整理出速算公式，以 R1998 EE7912
為例，我們改以 GPPQQ RSTU [VW]為代碼，訂出公式如下：
X 座標 ＝ 250000＋800 × PP＋100 × (R－1)＋10 × T [＋V] 米東
Y 座標 ＝ 2500000＋500 × QQ＋100 × (S－1)＋10 × U [＋W] 米北
也就是
X 座標 ＝ 250000＋800×19＋100×(5－1)＋10×7＋1 ＝ 265671
Y 座標 ＝ 2500000＋500×98＋100×(5－1)＋10×9＋2 ＝ 2549492
.. (以下略)
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※ 編輯: will1118 (36.230.247.90), 02/12/2017 17:30:41
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