中原大學機械工程學系學位論文
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摘要 在本研究中，使用印刷電路板（PCB）基板作為晶片基板，利用黃光微影製程的方法將FR4銅箔基板上的銅蝕刻出指叉電極圖案，然後利用不同光阻的特性,成功的將氧化鋅奈米線選擇性地生長在指叉電極間隙內，再利用阻抗計量測紅血球之阻抗再以奈氏圖繪製曲線以達到檢測分析的目的。實驗結果表示，氧化鋅奈米線指叉電極比沒有奈米線的指叉電極更加的靈敏，氧化鋅奈米線指叉電極可將3%紅血球溶液0.2ul體積下，可量測其阻抗數據，在微量體積變化下，亦能明顯分辨出其差異，且在取樣體積不同下，體積越大所得到阻抗值越大，也顯示了紅血球的阻抗相較於其稀釋溶液為大。 以奈米線指叉電極量測紅血球溶液阻抗時，依其奈氏圖可將其模擬成一電阻與電容之等效電路，再將溶液電阻及電雙層電容量測出來，即可得出紅血球之阻抗效應。
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在立體視覺三維重建領域中，使用二台攝影機擷取左右影像，直接模擬人類雙眼處理景物的方法，從二個視點觀察一個景物，由二台攝影機擺設相同水平的左右位置，本文採用多視角立體視覺架構，通過影像擷取、攝影機標定、立體校正、影像立體匹配、視差深度計算、物體表面重建三維模型。近年來隸屬稠密性匹配方法的半全域塊匹配演算法有著快速匹配和稠密性匹配點的優勢，在本文中運用及探討。本文將針對立體視覺重建三維模型研究的立體匹配方法和鏡頭的校正過程做基礎理論的探討，再以實驗及分析方式，針對實驗影像以半全域塊匹配演算法方式輸出視差圖，最後再由視差圖產生三維點雲，並由該方法所產生的點雲進行紋理貼圖達到重建三維模型的目的。
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本文使用二部線CCD、一組精密伺服馬達驅動之單軸移動平台及LED光源，發展一套具備三維影像重建功能之自動光學檢測系統。完成硬體設備後，本文比較區塊匹配、半全域區塊匹配、圖形切割三種視差深度演算法及平均平滑、高斯平滑、等兩種濾波方法的效能，以決定採用何種方法重建深度影像；其次，開發使用者圖形介面整合單軸平台運動及線CCD控制與參數調整等功能，讓使用者可藉此介面操控整套系統。根據實驗結果顯示，本文發展之系統平均只需3秒即可建立失真率約3%的待檢物之三維影像。
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可靠度最佳化設計演算法用來解決存在著不確定性最佳化設計問題，傳統的演算法將原設計空間轉換到標準常態空間(Standard Normal Distribution Space)估計可靠度指標，在標準常態空間之中，修正可靠度指標估計法(Modified Reliability Index Approach; MRIA)利用設計點到失效區域的最短距離作為可靠度指標，另一方面，性能量測估計法(Performance Measure Approach; PMA)從設計點到可靠度指標距離內估計利用逆可靠度分析估計目標的性能，在許多工程問題中，修正可靠度指標估計法(MRIA)提供穩定且較精準度的可靠度分析，然而性能量測估計法(PMA)則能有效率地解決問題，當映射到標準常態空間的函數可能不存在或是難以轉換，使已存在的可靠度最佳化演算法則無法使用。特別在影像工程應用上，影像在色彩空間中的分佈難以估計映射函數，且影像工程的演算法講求速度，因此本論文提出一個不需要轉換到常態空間且提高速度的演算法，稱之為平行化高斯可靠度分析集合法(Parallelized Ensemble of Gaussian Reliability Analyses; PEoGRA)，此演算法能夠有效地估計限制條件的梯度，且利用較少的限制條件估計次數，重建線性化的機率限制條件，並且利用多執行緒記憶體分享架構(Muti-Thread Shared Memory Framework)將整個問題分為資料存取層、分配任務層與估計可靠度指標層，對整個程式進行有效率地平行化加速。本論文將提供任意隨機分佈在線性、非線性與高非線性問題下的數值範例，並且利用傳統可靠度分析與本論文所提及之方法做性能上的比較，且同時比較高斯可靠度分析集合法(Ensemble of Gaussian Reliability Analyses; EoGRA)與平行化高斯可靠度分析集合法(PEoGRA)運行速度上的差異，綜觀上述的結果，平行化高斯可靠度分析集合法(PEoGRA)能夠有效地且有效率地解決任意隨機不確定性問題。
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本研究以鋁合金A356為原料，應用壓鑄法來探討液晶顯示器金屬外殼的成型過程;因為壓鑄件所需要投資的模具金額相當耗資，而研發者為了能將壓鑄模具的投資成本攤提到最小化的狀況，會在設計壓鑄模具時，同時為將來可能會衍生出來的版本預留一些肉厚，以便於後製程的加工需求，這也造成了在壓鑄製程上因為肉厚過厚的問題而常無法避免氣孔品質問題的產生，特別是當氣孔的位置出現在CNC加工的位置時，其最終成品常無法通過IP67防水測試，所以本研究的重點在利用模流分析軟體來事先推演出氣孔的位置及大小。 為了確認問題的所在與可能的不良情況，首先使用模流分析軟體C3P.Cast模擬鋁合金A356在模穴中流體與氣體充填和排出的情形，以預測壓鑄充填時可能會發生的缺陷，再以實際生產出來的產品做驗證分析與比對，來得到最佳化之澆口尺寸、流道、溢料區和排氣井，最後再針對壓鑄中常見的氣孔問題在模流分析軟體上進行模擬和分析。 本研究針對一片現有的液晶顯示器金屬外殼執行模具修改前後的模流分析，並以其結果和實際的壓鑄品進行驗證分析和比對，該模具在未修改前因有1-2毫米的氣孔問題導致產品良率低下，經過模流分析出來的結果，將進料澆口的寬度加大及取消掉一個小溢料區與加長排氣井後，可以很明顯看到流體的波向趨近穩態，實際壓鑄品所得到的氣孔尺寸改善到約0.1-0.3毫米，氣孔的位置也控制在可容許的位置，使得液晶顯示器金屬外殼在IP67的良品率上大幅提升。
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不銹鋼卡套一般採用沃斯田鐵系(austenitic)不銹鋼作為材料，因為其表面含有抗腐蝕性佳的鈍化膜(Cr2O3)，但是其機械性質表現較不顯著，除了耐磨性無法滿足使用上的需求，硬度也只有250 HV0.01。 本研究運用低溫滲碳法針對316不銹鋼卡套作表面硬度強化，其優點是能夠避免不銹鋼表面析出鉻碳化物(Cr7C3)而降低耐腐蝕性，不只提升材料的表面硬度及耐磨性，同時仍保有其原有的韌性。在執行低溫滲碳前必須經過表面活化的動作以去除不銹鋼表面的鈍化膜。本研究使用鹽酸氣體在不同的可變參數下進行表面活化，並在低溫滲碳後執行顯微組織、表面硬度與合金成份的分析，以釐清不同表面活化參數下對於低溫滲碳的影響。 從顯微組織的分析發現，以加熱鹽酸的方式進行表面活化後執行低溫滲碳的不銹鋼試片表面皆有滲碳層的生成，其中滲碳效果最佳的試片其滲碳層厚度可達約20 μm。 從表面硬度的分析發現，當滲碳層厚度越高，其表面硬度也越高，表面硬度最高可達約722 HV0.01，硬度增加率最高可達101%。 從合金成份的分析發現，以能量分散分析儀進行碳含量的分析結果並不顯著，即使是滲碳效果最佳的試片亦是，表示此儀器並不適用於此研究的碳含量檢測。
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本研究分析具氧化鋁奈米管散熱鰭片之熱傳性能。主要目的在實驗探討不同對流條件下，生成氧化鋁奈米管對平板散熱鰭片與柱狀散熱鰭片熱通量及熱阻之影響。首先，運用陽極氧化法於鋁製平板散熱鰭片與柱狀散熱鰭片上以生成陽極氧化鋁奈米管。接著，控制不同陽極氧化處理時間與電壓，以獲得不同奈米管長與管徑之奈米管。進一步，利用掃描電子顯微鏡觀察奈米管生長結果。最後，將具奈米管之散熱鰭片放置於一散熱測試系統，以計算其熱通量與熱阻。 研究結果顯示，在自然對流與混和對流情形下，增加陽極氧化處理時間可生成較長管長之奈米管，其散熱鰭片之熱通量及熱阻隨著管長增長而分別上升及下降，然後趨於平緩；增加陽極氧化處理電壓可生成較大管徑之奈米管，則隨著管徑增大而分別有極大與極小值。在自然對流下平板散熱鰭片有較好的熱傳性能，在混和對流下柱狀散熱鰭片則有較好的熱傳性能。此外，研究結果亦發現，具奈米管之散熱鰭片熱傳性能較不具奈米管之散熱鰭片好。因此，可證明若將陽極氧化處理應用於散熱鰭片使之生成奈米管，可明顯提升散熱鰭片之熱傳性能。
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本文研究探討靜壓止推軸承之圓形工作台頻譜特徵及動態參數，探討圓形靜壓工作台使用壓力補償裝置的動態特性，對工作台施加簡諧力產生激振響應，並透過與振動原理比對，求得油膜的過阻尼特性。
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微型幫浦在微流道晶片上通常做為驅動力注入和推動試劑。在本研究中，提出了一個新型的毛細閥設計。這種引導式毛細閥具有倒角邊能保持注入液體在閥的地方。由於微通道的表面被改質為親水性，注入到主通道中的試劑由於試劑的毛細力可以自然流動。不需要任何外部設備來驅動試劑。當試劑流經引導毛細閥，被保存的試劑可以牽引出儲存槽進行進一步的反應。為了測試毛細閥的性能，黃色染料和紅色染料溶液被用作於測試的材料。相較於T型毛細管閥（沒有倒角側），該引導毛細閥具有更好的性能。逆流現象，無論是從儲存槽至主流道，反之亦然，容易在T型毛細閥發生。此外，被牽引的紅色染料溶液會阻礙黃色染料溶液流入主流道。黃色染料溶液與紅色染料溶液的比率為1：2，導致不等量為反應液。相反地，這個引導毛細閥改善了逆流的現象。在儲存槽與主要液體槽中沒有觀察到逆流現象。而牽引的效果使得黃色和紅色染料溶液的比例為1：1。在此研究中，此引導式的晶片也被應用在血型試驗。 4μL的3％紅血球細胞（RBC）注入到主流道分別牽引試劑，如抗體、低離子介質（LIM）、0.05％聚凝胺和重懸溶液。混合後，凝集的結果是通過測量穿透光束的功率變化。便能獲得準確的血液分析測試結果。
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導入背光模組自動組裝作業設備並將其組成機構模組化應用，是本論文研究的主要方向，其目的在於能夠將自動化背光模組組裝設備取代傳統的多人工組裝作業。過去利用大量人力的整個生產作業上，常常會導致產品在組裝的過程中，人為的作業疏失及不穩定作業，致使產品的品質無法有效的控制，而使生產的產品良莠不齊；因此導入背光模組之自動化的組裝設備，不但能解決人力不足的問題，亦能提高產品的品質良率。 本論文是先針對整體組裝設備進行研究記錄，了解並記錄生產技術的實際需求，考量組裝生產自動化設備設計可能的問題，進行機構模組化設計與分類，據此設計出符合需求的背光模組自動化組裝機構，再導入視覺影像檢測系統以及機電控制系統整合並進行功能測試。經由生產作業的回饋訊息得知，可達到預期效益，主要包括有不良率降低至3%以及大幅降低人為不穩定的操作方式所造成之高膜片耗損率; 另在自動化設備中使用了視覺影像的自動偵測判定膜片方式，使得組裝作業更加順暢，使效率整體的生產效率提昇10%。