AI智慧咖啡體驗趣
- 明志科技大學
- CL連聯看
本研究計畫為科技農業進行開發,藉由動態影像辨識與聲紋辨識技術,瞭解咖啡豆是否達到預設的烘焙程度,目前許多咖啡業皆開始有導入科技應用技術。本研究藉由全程錄影,同時根據過往烘豆經驗,將咖啡烘豆的一爆及二爆,其產出的聲音整合成大量資料,並上傳到雲端資料庫,透過AI聲紋辨識及影像辨識結合物聯網,就可以即時辨識咖啡豆是否達到預設的咖啡烘焙程度,能透過AI機器視覺來協助建構自咖啡豆烘焙度AI即時檢測系統,確保成品品質。此外,現代社會也逐漸老年化,運用智慧設備系統,可以吸引青年返鄉幫忙農民。由於咖啡是現代人不可或缺的飲品,我們也將結合觀光產業,輔導傳統農場轉型成為觀光農場,不僅可以讓消費者瞭解烘豆的過程,也可以動手做屬於自己的咖啡豆,真真切切的體驗咖啡的滋味。
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我們準備賣給誰?
AI烘豆機目標客群為長期品嘗咖啡之專家,烘豆機可以做篩選及檢測,讓不管是在商用辦公室或某些咖啡品嘗聚會,可以不需要聘請專業咖啡師也能享有相同品質的技術,長期下來費用更低且更方便。
1. 痛點及解決方案
痛點:
想發展高品質咖啡,以及結合體驗活動,但不是每家業者都有足夠的咖啡烘焙能力以及足夠的金錢聘請專業咖啡師。
解決方案:發展AI烘豆技術
技術描述及技術支援
(1)5G AI影像辨識系統
利用5G高速率、低延遲和大頻寬的特性,在烘焙儀器上架設多個攝像頭,針對烘豆過程進行全程密切監控,再配合運用OpenCV影像處理函式庫裡與python函式庫相容的編譯器,透過5G動態決策資料,捕捉咖啡豆的烘焙程度,並加以分析,依據所需辨識之烘豆資料(狀態、聲音),列出咖啡豆烘焙程度狀況,達到精確判斷、及時通知……等目的,透過5G多節點的特性,監控數量龐大的咖啡豆也可細緻精確。其中影像辨識包括以下兩步驟:
1.
1.針對咖啡豆烘焙資料資訊進行分析並將資訊紀錄於雲端
2.藉由狀態辨識系統判別影像內咖啡豆之狀況
2.
例如淺焙、中焙、深焙,透過AI影像辨識來協助建構烘豆程度自動檢測系統,達到品質統一,避免造成烘焙程度不均的結果。預期成果將開發一套整合攝影系統,以建構烘豆程度辨識系統,其系統準確率在85%以上,團隊將在機器的圓心中架設攝影機及麥克風,辨識咖啡豆。
圖1.烘豆機與智能烘豆機
(2)聲紋辨識系統
本團隊針對咖啡豆烘焙時的兩次爆破聲,在這兩種狀況之下發出的聲音進行搜集以及辨識,並建立網路雲端資料庫,資料正確標記後,以利透過人工智慧即時分析判斷運用於咖啡豆,烘豆的聲音藉由現場的收音設備傳入接收器,再藉由烘焙儀器硬體設備上傳至雲端,針對咖啡烘焙一爆、二爆,搭配爆破聲對比烘焙程度比較表進行雲端分析判斷,更能夠快速且精准達到烘焙程度一致的結果。
圖2.聲紋偵測辨識爆破聲之烘焙程度比較過程
(3)即時監控系統
透過烘焙儀器中架設的多台攝像頭,對影像內咖啡豆進行全程密切監控,有效運用影像辨識分析咖啡豆狀態與聲音,以及藉由本團隊所設計的APP,與安裝於儀器上的感測器相互配合,使咖啡豆的狀況、烘焙環境溫濕度狀況可以隨時隨地,即時通知甚至遠端操控,更有效掌控烘焙程度。
(4)咖啡豆烘焙雲端資料庫
本團隊透過色卡以及咖啡成色,讓電腦自動深度學習,將所有搜集到的資料,咖啡豆烘焙程度之特徵、烘豆過程聲紋之特徵等,集合至同一雲端資料庫,透過深度學習建置利於說明業者辨識的模型,以達到即時精確判斷咖啡烘焙程度狀況之目的。
圖3.Teachnable Machine技術示意圖
(5) 混合式網路架構技術5G + WiFi 6
透過5G異質性網路,講求低功耗且覆蓋率廣的sub 6GHz窄頻,以及標榜高速傳輸的24GHz毫米波寬頻,對於講求高頻寬(MBB)、低延遲(URLLC)的訊息傳遞接收上相當穩定,其次安全性表現,5G確實也提供了相對安全的防護機制。最後,5G因為物理特性導致穿透力差,在室內的應用有限,想要發揮效能,必須建置大量的分散式天線或小型基地台,因此就能夠同時結合可以跟5G無縫串連的WiFi 6,來增強在室內的移動連結性,且從WiFi 6的成本遠較架設分散式天線與小型基地站來得實惠。這樣一來5G搭配WiFi 6的混合式網路架構,不僅具經濟效益、更安全且高效的方式執行各項智慧咖啡烘焙服務,更重要的是讓業者與體驗使用者有更佳的網路體驗,協助提升生產力、優化滿意度。
(6) 咖啡烘焙物聯網
透過 APP 能同時監控及設定烘焙的溫度、濕度……等其他資料參照,若有異常時將會即時通知烘焙師前往查看,並進行後續的處置。
圖4.AI咖啡烘焙度比較
2. 本團隊的承諾
使用我們的AI技術,只要一次性的購入機器,就可以解決面對的核心問題,長期的營業使用,所需的成本也比聘請專業烘焙師來得低。
預期可達成之效益
一位具專業烘豆、沖泡技能的咖啡師月薪約在30000~38000不等
而透過AI智慧烘豆機的預期績效如下:
量化效益 |
結案三年內 |
量化效益計算說明 |
1.增加產值 |
1,200千元/年 |
產品單價60,000元*預期銷售量20台=增加年產值達1,200千元。 |
2.產出新產品 |
1項 AI智慧咖啡烘豆系統 |
產出本計畫1項研發成果。 |
3.促成投資額 |
60,000元 添購咖啡烘焙相關設備 |
咖啡機一台3萬元+耐高溫攝像頭8,500元+其餘相關設備21,500元=60,000元。 |
4.降低人力成本 |
1,080千元/年 |
利用AI智慧化設備節省1名人力。以每月3萬元計,1年可降低360千元之人力成本。 |
回饋方案
系統升級:
購置此烘豆機,保證您能夠以較少的成本喝到高品質的咖啡,我們也將會提升本烘豆機之技術,並免費為各企業升級監測的系統。
提供保固:
烘豆機若有非人為之故障,兩年內都可免費維修或替換。
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教練 韓沛霖2023-03-10 14:06:55CL連聯看團隊你們好, 我的工作是創業計畫的投資,對於早期創業計畫比較注重市場機會發現與計畫的可行性如何,以下就這些面向有些疑問跟團隊交流: 1.台灣自烘店密度全世界數一數二,對於不懂烘豆的消費者能很簡單的取得新鮮熟豆。請問本案做過什麼樣的前期市場評估,認為這個領域有商機與價值? 2.市面上自動烘豆機已有許多,本案有做過什麼競品調查? 差異化與競爭優勢為何? 3.團隊背景及分工未說明,是否有本案需要的軟硬體專長以執行本案。
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CL連聯看2023-03-12 23:24:15感謝沛霖顧問導師給予的指導: 我們CL連聯看團隊自2022年第一次參與AIGO時成團,當時是針對業者提案團隊解案接觸到AI咖啡生產的議題。為了更了解咖啡生產制造業,走訪北部一些咖啡廠商,因緣際會識認了位於新竹批發咖啡原豆廠商與位於桃園有30年生產製造烘豆機廠商,多次修改導入AI智能化的方向,最後形成本團隊的創新想法。以下是團隊經過這三天討論後給予顧問導師您的回應,也希望能加深您對我們的印象。 1.根據2022年國際咖啡組織(ICO)調查,台灣咖啡市場年產值約800億元,相關報導在網路上很容易查得到,我們團隊的學長姐們在2020年參與黑沃咖啡執行經濟部商業司「運用AI數位平台創造品牌形象躍升計畫」因此與咖啡連鎖營銷有深度的認知。目前台灣的咖啡文化發酵,便利商店是一大助力,它們提供便宜、快速、新鮮的咖啡。一般來說,烘焙廠拿到豆子,最晚7天內完成烘豆、配送的過程,整體10天內就會消費掉,造就國人對咖啡品質是歐美的高標。即使是咖啡業者,也可能小看了台灣消費者的「刁嘴」,就像最近全面撤出台灣的日本咖啡品牌猿田彥,在日本的定位也是高品質咖啡,但在台灣未必有競爭力。猿田彥的咖啡豆都是日本烘完運來台
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CL連聯看2023-03-12 23:24:582. 就如沛霖顧問導師您所言,台灣自動烘豆機已有許多廠牌,小型的從5000元有找,其自動化以溫度與時間已設定控制電源開關為主。好的歐美日品牌商業營業用一次烘豆約300克至500克者售價約10萬至15萬元,能自動控溫與手控監視與控制開關。桃園30年製造烘豆機老店與本團隊合作,如提案中的ET300全金屬外殼不銹鋼內籠機構,為純台灣MIT精品製造,PLC溫度與時間控制設定,售價4萬2仟元是同等級歐美日品牌的一半。本團隊研發設計時本來是針對大型百萬以上的烘豆機設計,採機器手臂加耐溫鏡頭於上開口攪拌處辨識烘培程度,採用的核心機構為Jetson nano developer kit 控制機器手臂與處理影像辨識,其AI晶片為Nvidia公司,穩定運算快,目前實驗設備整組成本控制在45000元。經與合作企業討論於推廣而言要買新機且AI控制設備過於昂貴不易打入市場。因此設計AI擴充裝置,適用於有內視窗口的小型咖啡烘豆機。
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CL連聯看2023-03-12 23:25:253. 本團隊成員六位同學是大三與大四的男生,專長以產品設計、3D繪圖、行銷經營為主,目前參與跨領域智慧程式力學分學程,學習物聯網應用課程。在AI模型的建立是使用Teachable machine免費平台協助建立,未來專案執行將付費取得更好的準確度模型。利用平台的功能,將模型轉換為Tensorflow 語法程式,烘豆層級影像辨識與聲音辨識最後經轉換匯入Kneron KL520 AI智能棒中用筆電呈現結果。因此,KL520 AI棒加高解析鏡頭零售成本約2600元,團隊建置AI模型匯入之後,末來配合計畫想用2888專案方式打入喜愛自已烘豆愛用者,多一個便宜又好玩的智能化烘豆升級配件。
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