中原大學機械工程學系學位論文
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所提出的研究包括相關部分。 第一部分討論使用經驗/實驗的概況建模銑削能耗模型，並研究在某些材料去除率下切削參數對能耗及表面粗糙度的影響和優化。 一般廠商最常用的三軸CNC工具機其主要耗電馬達包含一個主軸馬達和三個伺服軸馬達，其他如冷卻液泵、自動換刀馬達、排屑馬達或液壓系統因相對功率或使用時間較低，因此其對機台總體耗電的影響也較輕。若欲分析機台加工條件與耗電量之間的關係，可以分析主軸馬達和伺服軸馬達為主。在同步考慮機台耗電與加工精度下，應該根據馬達耗電特性選擇最佳的切削參數組合，求得加工精度與耗電的優化組合。該功耗模型旨在最佳能源效率、成本和加工時間，並以C＃語言軟體建人機介面。根據實驗結果，觀察到銑削過程的能量需求顯著依賴於主軸與進給運動之間的相互作用以及切削參數和材料去除速率的選擇。 材料去除率（MRR）是主軸能耗影響最大的因素。 切深、切寬及進給也顯著影響能耗。 另外，使用實驗數據及統計建模獲得模型係數的值，將易於被理解與解釋能耗模型。 用材料去除率相同，優化的參數將降低能耗和綜合成本30.1％和32.5％。 從粗糙度測量得到的結果可以看出，在軸向和徑向切深的高比例下，表面粗糙度的最小Ra值發生在高速的主軸轉速。 第二部分研究集中在慣性效應和摩擦力對CNC工具機運動精度的影響。 在這項研究中極而可利用即時調整CNC控制參數的方法來做到對慣性校應的最佳控制。研究中使用Ball-Bar系統來了解和分析CNC工具機誤差及補償參數功能。 本研究開發機上工件重量變化辨識系統。 介紹正圓度誤差和誤差補償。 加工之前，可檢測到工件的重量，用於確定最佳加工加工參數與補償值。 最後，實驗與驗證結果顯表明，該系統可以通過補償和加工參數提高機器的精度。
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隨著科技演進的日新月異，電腦軟、硬體技術的發展已達一定的水準，CAD/CAM/CAE軟體的功能也愈趨於成熟，各企業無不使用電腦輔助相關軟體，以縮短產品的開發週期。然而目前在設計與分析軟體間，並無有效地整合，導致數據在傳遞過程之中必須經過轉換，才能在另一介面應用，數據轉換的不連貫，使得設計人員必須在CAD/CAE軟體之間不斷地切換。 在整體射出成型產業之中，模具佔有著舉足輕重的地位，模具的功能在於大量生產品質一致的產品，模具設計的好壞則是關係到產品品質的重要關鍵，而當中的澆口設計更是扮演著熔膠轉換為成型品的重要橋梁，不僅影響充填過程與脫模過程，更是翹曲位移量多寡的主要因素，因此澆口設計對整體產品品質具有很大的影響。 本研究透過二次開發工具並結合網路通訊技術，將CAE整合於CAD介面下的引導流程之中，並導入模流分析步驟，讓設計人員能夠在一個介面之下，完成模流分析及模具設計；若不滿意結果，也能馬上進行相關修改並再次分析，因而減少切換軟體及轉換檔案格式的時間，使得產品設計週期大為縮減。而澆口相關設計將導入經驗公式，提供新手設計人員更多的參考建議，減少設計上可能發生的錯誤及耗費過多的設計時間。透過CAD/CAE的整合，使得設計參數能有效地傳遞，搭配引導流程有效縮短產品設計的時間，減少開發人員在相關軟體間的轉換與設計變更的動作，並於分析完成後能觀看客製化的結果報告，達到分析流程的完整性。
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摘要 論文所探討指紋辨識元件之折彎貼合模組設計，為設計開發一種微小型繞性元件的精確貼合技術。超音波技術的指紋辨識元件，有別於一般的指紋辨識，在FPC前端的感應及發射單元都需要另行裝貼在TFT上，在多層元件複合的晶片上，自動對位辨識相對較為困難，而且在FPC與TFT二個元件之間Bonding電路導通的軟式排線，將二個元件連結起來，在完成位置辨識後，位置補正並不能以二個獨立的個體去處理，其位置補償方法是以該工件的特性而設計，其中包括了二種不同的方法的應用來處理二個元件排線連接，造成補償偏移的問題。第一個方法是XYθ三個軸向的標準補償式配合X方向的旋轉補償量，來輔助處理工件偏移的誤差，這個方式可以有效的把偏差量降低，但仍有一些不穩定的因素存在，X方向的旋轉補償量與角度偏差並沒有辦法完全吻合，造成貼合精度較差，致使在綜合製程能力指數(Process Capability Index, Cpk)的表現上無法滿足製程規格；第二個方法是直接避開造成工件偏移的X方向補償，僅使用Y軸及θ軸來處理工件的偏差量，此法雖然存在固定的計算誤差，但卻排除了工件拉扯偏移的誤差量，在犧性部份製程準確度(Capability of Accuracy, Ca)值的條件下，可提高貼合的製程精密度(Capability of Precision, Cp)值，對整體製程的Cpk反而有提升的效果，實測三個量測點的Cpk驗證，都可以達到1.33以上的製程規格。 關鍵字: 貼合技術、視覺對位、指紋辨識、製程能力指數(Cpk)
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卷對卷製程的材料在鍍銅時會因為經過水平轉垂直再經過強力的沖刷洗靜後，而導致材料不平整。如何使避免收料產生荷葉邊、扭曲以及如何使材料導正等設計，攸關是否能保持材料平整度及下料捲收整齊的穩定度。 本文設計出一種新的機構來克服卷對卷製程中經過水洗、鍍銅製程中捲收下料時，避免絧箔材料產生變形與褶皺的產生。其機構主要是由伺服馬達、糾邊器電眼、導螺桿、張力檢知器所組成。機構設計主要是控制材料在下料後予以垂直轉水平，擷取糾邊器電眼所量測的數據來分辨銅箔材料的邊的距離，驅動伺服馬達輸出使機構四邊水平微調以維持銅箔材料的平行度。經與過去僅有張力控制及配重為主之實作範例比較，新的機構設計能改善銅箔材料在鍍銅製程中，下料捲收時能減少變形與褶皺的產生並提高捲收精度正負0.5mm。此測試配合運泰電機的對邊控制器，一定範圍內的導輪間距以及穩定的張力控制，最後料卷藉由量具測得其精度達到理想範圍。 關鍵詞：撓性印刷電路板、導正座、鍍銅製程、卷對卷製程、張力控制。
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自動化光學檢測(automatic optical inspiration, AOI)為整合影像處理、光學設備及自動化技術，對產品進行非接觸檢測，提供高速度、高效率、高穩定、高重複的線上檢驗，是現代自動化生產不可或缺的一環。然而現今AOI檢測技術大多為二維平面影像的應用，可預期的是：當電腦硬體計算效率越來越好，對待測物的檢驗將不再僅限於平面位置，會需要對待測物的曲面深度有全面的感知能力，因此，基於三維影像的AOI系統必會愈趨普及。此外，面型攝影機普遍應用於現今的AOI系統進行影像擷取與分析，但隨著工件尺寸及精度等級一再向下突破，AOI系統的精度及處理速度也必須隨之升級，此時面型攝影機的解析度及取像速度即可能無法滿足生產線的要求，而線型攝影機因其高解析度及高速取像的特性相較於面掃描攝影機更具優勢，成為提升AOI系統的一種有效解決方案。因此，本文提出基於新式立體視覺演算法的線型攝影機之三維影像重建技術，以獲得更精確的三維影像模型。首先，本文分別建置由面型及線型攝影機構成的立體視覺影像擷取系統，再進行影像校正，最後結合新式立體視覺演算法及三種深度視差法：半全域匹配、區域局部匹配及影像切割演算法，分別進行三維影像模型的重建，藉由分析比較，找出最佳的三維影像模型重建方案。根據實驗結果，本文的主要成果有三：(1)以半全域匹配演算法為核心，利用前後各一組立體視覺攝影機模組進行拍攝，藉此重建目標物360度的三維模型；(2)將半全域匹配演算法得到的深度模型結合新式立體視覺演算法並對非均勻離散層級與仿射幾何空間進行誤差修正，得出更精確的深度數值；(3)利用線型攝影機模擬生產線中對目標物連續進行影像擷取，完成重建其三維模型。
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高功率的小型電子元件與電系統的開發，其熱耗散需要搭配微型且快速散熱裝置以提升元件或系統之熱傳。在實務上，工程師要優先努力於散熱之設計，以符合消費者對散熱裝置效能之要求。將費瑪數列應用到散熱裝置的工程設計，能發展出較小型、快速響應及具有更佳散熱效能的裝置。因此本文探討費瑪螺旋微流道熱沉，以預測經優化設計之熱沉模型性能參數：微流道內流體流場、熱沉之熱阻、通過熱沉之最小化壓力降及流道出口之流速。本研究運用計算流體力學軟體(ANSYS Fluent 14)與田口法(Taguchi method)模擬費瑪螺旋微流道熱沉以優化相關設計參數，並使用統計軟體(Minitab 17)分析模擬的數據。結果顯示優化設計之費瑪螺旋微流道熱沉的性能參數：熱沉熱阻、壓力降及出口流速分別達到0.715K/W、15.53kPa及1.913m/s。
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滾動軸承在使用過程中由於本身品質和外部條件的原因，其承載能力、旋轉精度和耐磨性能等會發生變化。當軸承的性能指標低於使用要求而不能正常工作時，軸承就發生了故障甚至失效，軸承一旦發生失效等意外情況後，機器、設備將會停轉，出現功能喪失等各種異常現象，因此需要在短期內查出發生的原因，並採取相應的措施。本論文參考FAG滾動軸承失效手冊(WL 82 102/2 CN-CN)內容並結合實務經驗加以補充與修正，整理主要的軸承失效模式與對策，並使用頻譜分析軟體，研究軸承振動(異音)與頻譜分析結果之對應性，以實際的軸承損壞樣本搭配，加以驗證使用頻譜訊號檢出軸承損壞模式的可行性。目前頻譜分析軟體可以有效分析軸承損壞之樣本，但對於後續建構運轉系統的監控系統，用以偵測軸承使用之振動訊號，預防軸承損壞之停機維修損失，為系統與設備監控之重要課題。研究結果顯示，以預先製作的內環溝傷、外環溝傷及鋼珠傷痕樣本，以頻譜分析驗證軸承傷痕位置，均可有效檢測分析軸承樣本對應的傷痕位置，使得分析人員可在不用分解軸承觀察下即可作檢查，簡化軸承調查流程，並可快速進行後續對策。
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現今消費性電子產品的種類繁多，使得產品生命週期縮短，而在整個產品生命週期中，無論是開發中或已經量產的產品都可能有設計變更的需求，想降低產品設計的時程與提高效率來滿足顧客，但缺乏即時得到設變資訊以及有效的方法來管理設變知識，讓設計者方便且明確獲取產品的設計經驗，因此有效的管控與設變導向之模具設計，將成為本研究的重點。 本研究主要以CAD軟體Creo Parametric 2.0視窗下的瀏覽器為架構，開發出一套具知識化的模具設計變更管控系統，藉由程式設計與資料庫的結合，減少研發人員設計變更的複雜性，提升資料搜集、儲存、分類、追蹤、管理的效率，利用樹狀式結構管理設計變更對模型的影響，並判斷模型關係階層來流程化設計變更對模型所做的修改，讓設計者快速得知不同設計變更的版序，及對應的組件與零件資訊，提高設計變更的即時性和有效性。而在CAD檔的管控方面，為了避免新舊版本零件互相覆蓋，以抓取版本序的方式建立資料夾，並儲存完整模具，且記錄每一項目的修改內容和版本狀況來組織成樹狀結構，最後以一個設計變更知識庫，記錄每次設計變更資訊並提供專案相關人員進行檢閱，做為日後發生設計變更時的參考。
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摘要 多年來，人們藉由生物啟發，研究出廣泛的應用技術，來解決工程上所遭遇的各種難題。常見的工程問題中，如何降低流體流動過程中所產生的阻力就是經常研究的問題之一，而減阻領域中常以鯊魚皮的減阻機制為主要的研究方向。 本研究以鯊魚皮為啟發，先以3D軟體繪製仿生減阻結構模型，並且定義結構高度、間距、線寬、形式和層次變化的減阻模型，利於減阻機制的探討，再藉由立體光固化設備進行減阻結構基板的製作，達到快速定義結構及製作的效果。接著以軟性轉印技術進行結構的複製轉印，使用PDMS複製基板結構製作反向結構的軟性壓印模具，再利用壓印模具將光固化環氧樹脂轉印結構到測試流道中，以365 nm的紫外光LED燈固化結構樹脂。最後進行各表面結構的親疏水性和減阻效果的量測，本實驗通過量測減阻結構流道的兩端進出口壓力值得到壓力差趨勢，並探討各結構變化所呈現的減阻效果以及差異性。最終結果證實再不進一步增加表面摩擦力的情況下，仿生結構的製作有助於增加減阻效果，而本實驗由矩形微結構高度50、線寬50、間距200 μm在紊流狀態下具有14.4 %的最大減阻效果。
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氣體輔助射出成型概念是在充填階段將氣體注入短射熔膠內，利用壓縮氣體作為推動熔膠與保壓的媒介，透過中空成型達到節省成本的目的，因此在成品品質上多針對穿透長度與掏空率作要求，本研究將氣體反壓機制應用至氣體輔助射出成型製程中，控制熔膠波前流動的行為，改變氣體的穿透長度及掏空率，並透過田口實驗方法以實驗及模擬分析兩種方式來探討因子水準對掏空率及穿透長度的影響，同時探討製程參數對機械強度之影響。 本研究之實驗成品採用迴紋針形狀之設計，進行具反壓機制之氣體輔助射出成型實驗，設定四個可變動參數之控制因子：反壓壓力、熔膠溫度、氣輔壓力及延遲時間，以L9直交表來進行實驗設計，依據各組之因子水準進行實驗，探討與比較各組之穿透長度及掏空率，並歸納出一組驗證組，經由驗證組的結果可以說明，在採用田口方法時，當單一組別之S/N比特別顯著時，可採用另一品質特性之S/N比來協助得到最佳因子水準組合之目標。 本研究在模擬分析軟體中建立與實驗成品相同之模型，依據上述實驗中各組之因子水準來設定，並進行模擬分析，探討與比較各組之穿透長度及掏空率，並將模擬結果與實驗結果做比對，比較兩者之差異，將實驗之驗證組進行模擬分析，結果顯示驗證組在穿透長度及掏空率之數據上均大於其他組別。 本研究並進一步對成品直線段部分做機械強度之測試，包含彎曲試驗及衝擊試驗，探討成型條件與機械強度彼此間之關係，發現近反壓口之彎曲強度及衝擊強度大於遠反壓口之彎曲強度及衝擊強度，將驗證實驗之成品進行彎曲試驗及衝擊試驗，此兩種試驗在驗證組之強度亦大於直交表中之各組，亦即當成品掏空率較大時，成品之密度會較大，相對的機械強度亦會較大。