臺北科技大學機電整合研究所學位論文
國立臺北科技大學,正常發行
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本研究針對FPC(Flexible Printed Circuit)連接器之端子接腳，利用機器視覺技術發展一套檢測系統。在連接器的製造過程中，常因為端子接腳與塑膠外殼在組合時發生端子接腳之歪斜、斷裂等瑕疵，造成產品品質下降。目前業界大多是以人工檢測之方式對連接器做瑕疵檢測，這樣的方式不僅相當耗時，且檢測一致性偏低。在本研究中，係針對這些問題，發展一套檢測技術來取代人工檢測，期望達到降低生產成本、提高檢測效率及減少人力資源浪費。 在研究中之檢測系統整合了光學與數位影像處理技術，將待測物投打近同軸正向光源與背向光源，以雙攝影機擷取待測物正面與側面之圖像，再由數位影像處理技術分析圖像，判定OK/NG。此外，本研究提出了一種基於灰階強度之分佈結構為基礎之圖樣搜尋演算方法，不但可以快速且準確的搜尋到端子接腳區域，且大大提升檢測系統之適用性與便利性。
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本文針對貼覆阻尼層對樑結構減振效果作模擬分析與實驗驗證，藉以找出適當的貼覆參數。減振效果的指標，是以自由振動之初位移暫態響應的振幅衰減率作為依據。首先應用有限元素軟體ANSYS針對四種邊界樑結構作阻尼層貼覆位置與長度的基礎模態及暫態響應分析。在實驗部分，先以兩種不同型式試件作模態驗證，於不同阻尼層厚度下，對兩種邊界樑結構作阻尼層貼覆位置的初位移模態試驗。實驗與分析結果非常符合。除了整理出有效減振阻尼層貼覆參數外，研究中發現當阻尼層貼覆於樑之彎矩越大處，其對樑的減振效果越佳。經由本文可彙整出貼覆阻尼層對結構阻振的結果，在評估不同結構抑振及最佳貼覆位置方面，提供有用的資訊，具有工程應用的價值。
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本論文將探討疊層板的剪力修正係數，首先利用一階Midlin板理論的位移場假設，以得到應力和應變的關係式，再根據座標轉換公式求得不同方向排列的層板轉換矩陣，以得到不同方向時其對應的應力和應變關係。並使用穩態的平衡方程和所假設的限制條件，將剪應變以物體所受的力和力矩的方式來表示，最後利用剪應變能等值關係推導出剪力修正係數計算公式。探討在不同條件下所求的剪力修正係數的變化，其分析結果顯示彈性模數比(E1/E2)的變化對正交疊層板的剪力修正係數變化影響很大，而不同的層數(奇數層和雙數層)、層板疊層方式(對稱或交叉)、不同單層厚度比值，其剪力修正係數將所不同。最後對一階板理論平板的剪力修正係數定值加以代換，來探討剪力修正係數對平板撓度的影響。
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本研究主要目的為開發溶劑型漿料法之光硬化(solvent based slurry stereolithography，3S)成型技術，並已用於製作出小型、複雜之工件。本研究在漿料中添加溶劑、可見光硬化樹脂及陶瓷粉末，溶劑讓漿料具有高流動性、低黏度，在鋪料時因為流動性好，所以可使漿料能均勻的鋪在平板上，層厚可非常薄；鋪層後，溶劑馬上揮發，漿料因而濃稠，成為半固化生胚；當大部分溶劑揮發後，剩下可見光硬化樹脂和陶瓷粉末互相黏結，加上選用的陶瓷粉末為極細且接近球形，所以生胚因內聚力的關係有較高的緻密度；最後藉由投射光罩使得樹脂選擇性硬化固定斷面形狀，並層層堆疊加工，直到完成工件；未硬化部分可藉由溶劑清洗驅除，而剩餘的部份為成品。 為驗證此創新的3S快速原型製程，本研究建構了一台全新驗證用快速原型系統，此系統包含X軸移動平台、Z軸升降平台、光罩系統和控制程式等裝置來完成加工流程，最後利用此系統來製作工件，工件先經過光罩產生軟體切出每層截面輪廓圖，而層厚設定為0.03mm，經過一連串動態光罩和X軸鋪層及Z軸下降，最後完成實體工件，可證明本3S製程可行，及本驗證用快速原型系統具有製作複雜之3D工件。
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研發與知識已經成為維繫企業生存與發展的重要命脈，持續不斷的創新更使得企業能夠維持競爭的優勢。由於指標輸入裝置產品的發展已趨成熟，不論是發展自有品牌或是OEM代工業務，皆面臨同業的激烈競爭。本研究範圍專注於電腦週邊產業之指標輸入裝置產品，以研發流程與知識創新為探討主軸，選定以「個案研究法」為主，來釐清指標輸入裝置產品的研發流程與知識創新的因果性。 本研究獲得成果如下： 1.本文利用「研發創新花朵」理論，將知識萃取與知識創新融入研發流程，進而達成創新目標。其結果在滿足客戶需求及易製性指標，皆獲得73%與23%的正面功效。 2. 本研究將「研發創新花朵」理論中之知識萃取手段，藉由腦力激盪及心智圖法，將有效知識整理分析，以擷取出達成創新目標的創新知識。 3. 經萃取後知識發現，光學觸控最適於指標輸入裝置的應用，為本文之重要發現。 4. 以上藉由知識創新與研發流程的緊密結合，透過「研發創新花朵」、「研發同心圓創新模式」，建構指標輸入裝置的研發創新及企業創新模式，以提供產學界參考。
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本研究係有關可變軸距輕型載具之研發。首先針對各種軸距可調整之載具類型，進行廣泛之論文及專利公報蒐集，並加以整理分類及分析其優缺點，再依據此分析結果，歸納出本創新設計發展的方向，設計出一款以八連桿十接頭單一自由度之多連桿系統，作為車身結構之可變軸距輕型載具。其最主要的功用是能切換載具之幾何結構，並進行斜躺式自行車與旅行式自行車之幾何轉換。 依據機構設計之流程，首先定義出主要的功能需求，並依據主要功能及關鍵尺寸，作為設計可變軸距輕型載具的基礎架構，並設計一組連桿機構來進行結構轉換。本研究以SolidWorks繪製可變軸距輕型載具之3D模型，並使用COSMOSMotion進行運動模擬及干涉檢查，最後使用ANSYS Workbench軟體進行應力分析，以確認強度與安全度無虞，並於最後進行實體原型之製作。
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大自然生態和環境維護議題，土石流災害長久以來一直造成人類與生態的嚴重危害。尤其台灣地形與氣候變遷等因素，使得土石流災害的破壞力更為驚人且難以預測。因此從監測預警及工程安全設計上著手以期降低土石流災害對人類和環境的損害更顯重要。然而預警監測模式的建立或規劃設計通常需要有正確的觀測資料為依據，例如流量、流速以及移動軌跡等等，才能獲得準確的資訊。故如何觀測及精確計算加速度、軌跡等資訊以作為預警及工程設計上之依據，實為現今土石流防災重要的工作。 而土石流之發生通常伴隨著極大的破壞力，故對於在現地觀測土石流極為不易且有相當的危險性。因此如何即時收集土石流資訊而非事後推估的方式去獲得加速度、軌跡等資訊便是一大挑戰，而RFID因為具有快速識別、耐髒汙、即時資訊傳輸等優點，故有利於在惡劣環境及大區域戶外即時監測所使用。 為達到即時監測土石流移動軌跡和流速等資訊，本研究擬利用無線射頻辨識結合慣性感測技術，將大量具定位功能的感測晶片包覆在具防水性及耐撞擊性外膜中進行實驗，透過標籤辨識、定位及無線傳輸功能，記錄定位座標、時間、RSSI和重力加速度值等資訊，由系統演算土石流之移動軌跡、加速度等資訊，以驗證系統應用於監測土石流軌跡之可行性。由實驗結果證明，本研究之軌跡監測系統，不論在任何環境中，皆可計算移動軌跡和流速，且精度可達六米以上。
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本研究室現有自行研發之快速原型設備，其X-Y機構與CO2雷射機所組成之掃描平台，在使用直線補間模式掃描輪廓圖形線段無相互連接，導致圖形不正確，本研究的目的係針對此問題進行改善，期望使用連續補間模式來改進掃描情況。 研究係以四軸運動軸卡MC8141P搭配Borland C++ Builder撰寫人機介面程式來完成控制。將點座標資料輸入四軸運動軸卡轉換成脈波訊號輸出，訊號傳至交流伺服馬達驅動器，驅動交流伺服馬達來控制X-Y機構運動及定位。藉由人機介面的撰寫來判別輪廓路徑數量、輪廓起點、輪廓終點和連續補間模式之執行步序程式。 經由調整X-Y軸交流伺服馬達驅動器之增益值，使掃描圖形更為正確。主要增益調整的參數包含機械剛性值、速度比例增益KVP、速度積分時間常數TVI與位置比例增益KPP。增益值調整使用的軟體為Panasonic伺服馬達專用通訊控制軟體Panaterm，藉由此軟體所提供之波德圖來取得截止頻率做為調整參考。 實際在白紙上進行雷射掃描測試，明顯觀察到使用連續補間模式掃描輪廓圖形，已可將線段相互連接；配合調整雙軸交流伺服馬達驅動器的增益值，能使掃描輪廓圖形結果更加正確，由此證實使用連續補間模式與調整適當之交流伺服馬達增益值可以改進前述雷射掃描輪廓不正確之問題。
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本實驗室之陶瓷雷射快速原型設備分為三部分，包括鋪層系統、雷射掃描系統及控制系統。現有之鋪層系統有以下缺點：(1)鋪層時會和懸臂升降機構產生共振，導致生薄層產生波紋，使層厚不均勻，層與層間無法確實黏結。(2)使用螺旋泵做為供料機構時其螺桿常囤積漿料，且螺距過大難以控制精準的供料量。此外，在鋪層時水份會下滲到生坯塊內，鋪層厚度與水份下滲深度成正比增加，當下滲深度超過臨界飽和厚度(Critical Saturated Thickness, CST)便會產生裂痕。 本文之目的為設計一個新式的鋪層系統，包含升降機構、鋪料機構及供料機構，來改善上述之缺點。運用楔型原理，設計一個精密度高且性能良好的新式升降機構，在總行程510μm層厚30μm，定位精度誤差-16μm、重覆精度28.4μm以內，達到振動幅度縮小為0.76μm，以避免鋪層時之共振現象。設計新式供料機構，改善使用上的不便，亦能精準控制供料流量，使漿料在運用上更為經濟。並運用改善後的鋪層系統，在無裂痕的先決條件下，增加鋪料速度或縮小層厚可以使水分下滲減少。
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陶瓷雷射燒結法(CLS)是以陶瓷漿料為素材的陶瓷工件快速原型製程，漿料的固含量會影響到最後工件的緻密度，而在調配高固含量的漿料時，顆粒的分散不佳，容易導致顆粒團聚，增加漿料調配的困難，調配完成的漿料也可能因為分散不佳，使得製作的生坯內顆粒分佈不均勻，導致生坯緻密度不均勻。 本文的目的是研究披覆聚乙烯醇之陶瓷粉末並以聚乙烯醇為黏結劑所備製的漿料流變性，在能夠順利鋪層的條件下，提高漿料的固含量，有助於改善生坯的緻密度。實驗中所使用的粉末為披覆聚乙烯醇的0.2μm球型及0.3μm非球型氧化鋁，藉由不同的pH值及不同含量的Darvan C(分散劑)探討漿料的配方，並以此為基礎備製分散性良好的高固含量漿料。結果顯示，0.2μm球型氧化鋁漿料在pH7、Darvan C 6wt%及0.3μm非球型氧化鋁漿料在pH7、Darvan C 3wt%有良好的分散性，以0.2μm球型氧化鋁所調配之60wt%固含量漿料可製作生坯緻密度56.16%及生工件緻密度53.96%。 以聚乙烯醇為黏結劑的漿料，聚乙烯醇有玻璃轉化溫度(Tg)；鋪層時，高於Tg的溫度雖能快速乾燥，但會使薄層表面成膜，當水氣由鋪層內部竄出，造成表面起泡，且生工件易與周遭生坯黏結，生工件無法順利藉由移除生坯而取出。 為了使所鋪薄層能在低於Tg的溫度快速乾燥，本研究以熱風加熱系統搭配現有的底部加熱系統。實驗結果顯示，使用聚乙烯醇為黏結劑的漿料，在鋪層厚度為30μm時，乾燥時間可由60秒改善至15秒。