LabVIEW & PLC還未出師的小工程師部落格

在西瓜嫁接機遭遇挫折後，教授選擇嫁接題材謹慎多了。訪問及調查台灣當時幾個嫁接苗農場，選定了當時嫁接最大宗的作物蕃茄

嫁接耗材及方式也調查了幾種當時有在使用的來進一步討論選用：

1.以骨針為耗材，嫁接時骨針是插在穗木和砧木之間

2.以透氣貼布為耗材，嫁接時以透氣貼布纏繞穗木和砧木

3.以熱縮管為耗材，嫁接時穗木和砧木插在熱縮管中，在以熱風機吹風加熱使熱縮管收縮夾住穗木和砧木

4.採用和外國機種同樣的嫁接夾為耗材，嫁接時以嫁接夾夾住穗木和砧木

5.以土黃色膠管(單車氣門芯膠管或醫療用膠管)為耗材，嫁接時穗木和砧木是插在膠管之中

而其中：

1.以骨針為耗材：在討論時教授所展示的骨針外觀如自動鉛筆的筆芯，是長約10公分0.5mm粗的灰白色細棒，嫁接時還要裁斷成約1公分左右長度來使用。對於這個耗材一開始我就反對，因為實際拿到手的骨針相當脆弱，夾持力量沒有拿捏好就會斷裂。另外這種細棒狀物體的整列供料機購開發難度偏高，在這有時間壓力的案子選用這個耗材是自找麻煩

2.以透氣貼布為耗材：這原本是用在果樹嫁接的技術，與會人員幾乎一致同意不予採用。因為蕃茄苗沒有果樹的硬度，可能經不起纏繞貼布時的壓力。另外纏繞貼布和裁斷貼布以動作機構來說難度更高，不能冒著高失敗率的風險來開發

3.以熱縮管為耗材：在討論時教授所展示的熱縮管是大約5mm的透明薄膠管，拿在手上時我就覺得不能用，因為太軟了。在機器夾持時可能會壓扁膠管，不利於苗的插入。宜X農工的老師則認為加熱使熱縮管收縮對嫁接苗可能有傷害，會影響存活率

4.以嫁接夾為耗材：機構可以仿外國機器縮短開發時間，所以有幾位老師有高度的興趣。當時農業試驗所有進口一台外國嫁接機，所有人全到那邊觀摩考察，回來後就出現了不同的意見。所看到的外國嫁接機是個高完成度的機器，但嫁接夾的供料系統相當龐大，切苗機構則相當精細複雜，依當時編的經費預算不夠用來仿照開發同樣的設備

5.以土黃色膠管(單車氣門芯膠管或醫療用膠管)為耗材：這是當時由亞蔬中心開發沒幾年的新技術，由於耗材便宜，不用回收耗材等優點，使用的農場有逐年增加的趨勢。人工嫁接的作業流程看來也比較單純，有利於機器的開發

以膠管的硬度來看，機構開發成功的可能性較高。但農民在使用時是事先裁斷成約1公分長大小在使用，要如何供料會是個問題

激烈的討論會議之後，以土黃色膠管為耗材獲得壓倒性的支持。膠管供料系統定案成以整捲使用，嫁接時才由機器自動裁斷成所需大小。至於機器的機構要如何設計教授和老師都提不出有用的意見，到最後只有討論出大概需要有哪些機構和動作流程

在提出要哪些機構和動作流程後，教授說了"機構的事我不內行，就全部交給你們廠商處理"，接下來則是希望廠商能在3個月內先做出個雛型機

在經費有限的情況下，不可能像之前做測試機構來驗證機構的可行性，所以一開始這台嫁接機就是以3D繪圖設計，在電腦上模擬動作的可行性。約花了一個月時間，在電腦上模擬了幾個主要機構：

穗木夾持機構：夾持動作比較簡單，要傷腦筋的是下方不要的土塊，後來決定是讓切掉的土塊沿通道落到收集桶內

砧木夾持機構：同樣夾持動作比較簡單，但上方不要的葉片要怎麼處理？本來是建議加裝吸塵器收集葉片，但實際機器完成後沒有加裝

苗切割機構：本來是想仿造外國的迴轉切割機構，但其中一個主要零件在當時是進口期貨，刀片也是特製的因此作罷。本來教授討論苗是要用刀直接砍切的方式，我以西瓜嫁接機例子否決，苗只用砍的不會斷的乾淨俐落，最後的定案是用拉切的方式，讓刀片以一定角度自動切入苗內

膠管切斷供料機構：這個機構是模仿拿刀切割的動作，在手術刀片壓向膠管的同時，手術刀片也往後拉

在完成設計將零件發包製作的同時，也同步完成程式動作流程圖的說明文件交給外包的配電公司。接下來是等待零件做好組裝完時，程式也能同步完成可以立即測試

又過了一個月零件已製造完畢，雛型機很快組裝完成

但外包的配電公司卻在這時出狀況，配電公司整整一個月都在忙其他案子，程式完全沒有動手去做。來到公司配電時又說流程圖看不懂，變成我在旁邊解說他邊寫程式，這樣又耗了3天程式才寫好

測試結果不盡理想，問題最大的是膠管切斷供料機構，切刀切沒幾次很快就鈍了。苗插入膠管也不是很順暢，原因是苗切割後，有時尖端會拉絲或偏一邊

而教授認為動作流程要做一些順序調整，外包的配電公司這時又出狀況，自己寫的程式居然找不到要從哪裡修改，整整搞了一個星期還弄不好

針對雛型機的測試結果又召開改良會議：會中決議將膠管切斷機構由手術刀改成剪刀。在膠管上下方增加引導機構，引導苗順利插入膠管內。為了適應不同尺寸的膠管，將膠管切斷供料機構改成可更換的模組

最重要的是為了把產學合作的單位名牌貼在顯眼的地方，將頂蓋由平板改成有一斜面的箱體(我是覺得很醜)。在電腦上模擬修改後的模樣，教授們感到滿意後就立即發包製作修改零件

在機器修改完後，外包的配電公司居然說要放棄這個案子，用的理由是大陸那邊有更大的案子要做？不得已最後由我接手PLC程式的書寫

寫完程式後測試的成果教授非常滿意，立刻就把修改後的機器送給嘉義的農民那邊試用；在公司測試期間有來接洽案子其他單位的人員有看到，要求在合作單位上掛名，但機器上的名牌已經做好，給農委會的報告上名單也無法追回再改。最後該單位用幫忙召開觀摩會，以主辦單位的名義加入開發團隊

在嘉義測試期間，農民針對農場的需求要求修改動作。我PLC程式是用SFC的語法書寫，沒有幾分鐘就完成修改，事後在控制面板上加裝一個切換開關。之後生產的嫁接機全是以這台為原型，使用同樣的PLC控制程式

也在嘉義做了基本的性能測試；總體來說嫁接速率、成功率及存活率都比人工略差。對於性能報告中的速率我提出抗議，人工嫁接前已事先處理好砧木和膠管，工人實際只有切穗木和套管的動作，起跑點不同如何做比較？

在嘉義第一次召開觀摩會後，教授意猶未盡要求在機器兩旁加裝放苗平台，有放苗平台的嫁接機成為此後的製造標準

後來陸續在南北部召開多場觀摩會，拍了不少照片和影片

觀摩會最讓農民滿意的部分，是任何人都能上手嫁接，而不用長時間訓練。意見最多的果然還是售價問題，明明價格比外國嫁接機的半價還少很多，農民還是嫌貴，想當然的這機器是叫好不叫座，農民購買意願不高。反倒是來觀摩會的大陸台商詢問度高，但當時有技術輸出限制，這台機器不能賣到大陸；後續有賣出幾台，但購買者都是政府和農業有關的單位，唯一的農民使用者還是由改良場購買送交給他試用

然而樹大招風，掛了許多合作單位又召開多場觀摩會，引起補助單位農委會的注意，透過教授轉達要廠商一定要技轉；當時政府正在力推之前文章提到的"產學合作條例"，這麼受矚目的機器成為頭號犧牲者。為了往後還能投標學校的標案，老闆也只好技轉，然後拜託埔里的客戶買一台。這台機器也成了最後一台賣出的嫁接機，後來完全賣不出去

不好賣的原因很多，最大的原因是出在當作穗木和砧木的苗上。多數農民用戶育出的苗不利於機器使用，幾次觀摩會後就有一些農民發現到這一點

當初測試的砧木及穗木的苗都由嘉義的育X種苗場提供，苗齡平均約2星期內，株徑約2-2.5mm之間，高約12公分，長的像筆直的牙籤。而政府農業單位同樣育2星期的苗，株徑約1.5-3mm之間，高約5公分，歪斜低矮完全不適合機器使用；少數的農民對存活率存疑，認為株徑細小存活率不高，事實上他們帶來測試的砧木苗平均株徑約在5mm高約8公分，相當筆直粗壯。但太粗壯的苗只能使用醫療用膠管，成本比較高，同時砧木和穗木株徑差距太大，穗木不易插牢容易脫落