中原大學機械工程學系學位論文
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隨著電腦輔助設計(Computer-aided Design, CAD)的成熟，產品設計從早期的手工製圖，演變至現今的3D建模，而3D模型雖能較直接地表達產品幾何特徵的資訊，卻不能表達非幾何特徵的訊息，所以在產品設計過程中，3D模型一直為輔助設計的角色。隨著基於模型定義(Model Based Definition, MBD)技術的發展，CAD軟體開發將製造和設計資訊直接定義到產品的3D模型上的功能，改變了傳統的製造方法；MBD定義的產品模型不僅包含了產品的幾何特徵資訊，還包含原來定義在2D工程圖中的尺寸、公差及設計資訊等標註訊息，所以3D模型在未來將取代傳統的2D工程圖，成為產品設計和製造資訊傳遞的唯一工具。 因此，本研究基於MBD技術的概念對3D模型定義進行研究，開發滑軌設計引導系統，利用Creo Parametric軟體與網路技術的整合，及其二次開發工具，將產品資訊儲存於樣本檔中，使用參數控制其變化成所需之型號，有效減化產品開發過程及時間，並將產品資訊儲於模型內上；另外，本研究開發尺寸標註功能，簡化標註的步驟，幫助使用者將尺寸及公差快速建立在3D模型上，而透過本研究之系統，能夠節省70%之滑軌產品模型建立時間及50%之尺寸標註時間，並達到MBD技術的目的。
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本研究主要開發一套在滿足加工精度的前提下，提高加工效率和降低能耗的同步複合優化系統。使用者在精度指標參數優化系統輸入加工資訊，系統會根據切削理論和迴歸模型或者可利用iKMS資料庫找出起始建議加工參數，再將起始建議加工參數匯入能耗優化系統進行能耗優化，最後再將優化過的加工參數匯入精度指標參數優化系統，確認最後的加工精度是否符合需求，若沒有符合則可以提升轉速以符合需求加工精度，最後結合迴歸模型及切削公式並利用Visual C#建立複合指標加工參數優化系統，由於在加工過程中刀具的狀態也會影響加工效率、加工精度，若能有效掌握換刀時機也能提升加工效率，故本研究也整合研究室先前所開發的刀具臨界壽命監控系統，提供使用者一個完整的智能監控系統。研究最後進行實際切削驗證以驗證系統的可行性，實驗結果顯示複合加工參數優化系統可在符合加工精度的情況下提高加工效率約15%和降低能耗15%，且過往實驗證明刀具臨界壽命監控模組可以很準確的偵測刀具臨界壽命。
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隨著時代和電腦科技的進步，數位影像處理在各個領域的應用越趨廣泛，自動車牌辨識系統即為其一。本文的研究目的在探討基於不同數學分析方法在車牌辨識正確率的比較，其中包括三種方法：輪廓傅立葉描述子、質心輪廓距離及不變矩。首先本文透過影像前處理步驟，如：影像灰階化、邊緣偵測、影像形態學…等，擷取汽車前方影像中的車牌部份，再利用閥值最佳化的計算取得品質良好的二值影像，進行字元的分割。接著，利用邊緣萃取演算法取得所有字元的輪廓曲線，分別建置其傅立葉描述子頻譜、質心輪廓距離及不變矩的樣本數據檔。最後，從測試車牌中進行三種方法的正確率比較。實驗結果顯示：傅立葉描述子將影像的輪廓曲線視為週期函數，且不受影像旋轉、縮放、位移的影響，因此辨識結果最為優異，準確率高達90%以上。
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隨著科技的進步，自動車牌辨識系統的應用已愈趨普及。一般來說，車牌辨識可概分成四個階段：影像前處理、影像校正、影像分割及字元辨識。本文的研究目的即著重在整合機器視覺及機器學習二個領域，以發展基於類神經網路之機器學習系統應用於自動車牌辨識之字元辨識上，提高其辨識效能。首先，本文發展一套圖形化使用者介面以利車牌辨識系統之運作，接著，架設一部攝影機拍攝汽車之車頭，擷取的影像需進行色彩空間轉換、灰階閥值篩選、影像二值化、邊緣偵測、影像形態處理…等步驟後，再從中取得類神經網路之訓練樣本，經由類神經網路的反覆循環訓練學習後，最後進行系統實測。本文共測試96組汽車影像，獲致約92%的辨識成功率，其中辨識失敗原因有車牌固定螺絲鏽蝕痕跡與字元連結、影像失焦模糊、影像拍攝角度過於偏斜…等，整體而言，若原始影像品質許可，本文發展之系統的辨識成功率還可提高。
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本研究設計了一種新型的微流體過濾系統，透過陽極氧化鋁的高親水性與孔徑可控制性，再結合微流道，製作出外泌體過濾系統。利用電壓與孔徑的正比關係，製作出不同孔徑的陽極氧化鋁過濾膜，並以胎牛血清為過濾原液，進行外泌體濾出研究。 使用接觸角量測儀與場發式電子顯微鏡檢測陽極氧化鋁之親水性與表面結構分析，並透過膠體電泳得到外泌體過濾後之保存度，吸收光微量盤分光光譜儀得到雜蛋白濾除率，交叉比對後，比較陽極氧化鋁於不同孔徑下，其過濾系統效率。利用可見光/紫外光光譜儀與NanoSight粒徑分析儀，再一次針對效率較高的孔徑進行分析外泌體保存度與雜蛋白濾除率。 針對不同孔徑之穿孔式陽極氧化鋁過濾膜做比較，進行外泌體濃度、粒徑、蛋白質濾除量等分析，結果證實以上層孔徑80 nm其過濾效能最好。故此過濾系統能有效濾除血清中雜蛋白，並且保留純淨的外泌體，故此本研究所設計的陽極氧化鋁微流體過濾系統，是適合進行外泌體過濾的系統。
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中文摘要 在本論文中基於nonlocal彈性理論，且彈性係數、質量密度與截面積在軸向的方向都具有連續性的變化下，探討了軸向函數級化且具有錐度的奈米懸臂桿件的軸向自由震動，先利用有3節點的有限元素法去獲得自由振動頻率,分別對Consistent-Mass Matrix、Lump-Mass Matrix與Hybrid-Mass Matrix作探討，在比較先前發表的研究中各種同性質且具有變化性的截面積的自然頻率後，發現有很好的一致性，再討論不同的nonlocal參數跟材料性質跟錐度比還有截面積對軸向函數級化的奈米棒的軸向自由振動頻率的各種特性，由於在文獻中，缺乏對於使用有限元素法對軸向函數級化奈米桿件的軸向自由振動進行分析，因此本文對於此部分有詳細的探討，提供一個論述的依據是本文主要的貢獻。
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本研究目的在於探討使用費瑪(Fibonacci)數列所形成的費瑪螺旋設計，應用於微流道熱沉之設計並進行壓降與熱傳的模擬與量測。配合使用田口法找出流道設計的最佳參數組合，探討不同的流體、流量與流道大小對壓降的影響。目的在於開發性能更為優越的散熱裝置，同時本研究會分別為壓降及熱傳遞性能構建兩組實驗，以驗證模擬與實驗的一致性。 本文使用ANSYS Fluent分析軟體進行模擬分析，結果顯示本文之流道設計具有相當優異的壓降與熱阻。進而將模擬結合田口法找出最佳之參數組合的壓降與熱阻，並得到各參數因子的重要性。本研究亦針對模擬結果與實驗數據相互驗證，作為修正模擬軟體設定數值之依據。 實驗模型使用微加工技術於PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)製作出流道量測其壓降，並引入田口法找出最佳化因子組合，其中因子包含流道寬度(Wc)、流道高度(Hc)、流體、流量。實驗數據顯示與模擬一致，且因子重要性為:流量>流道高度>流道寬度>流體種類。將最佳壓降應用於磷青銅模型進行熱傳實驗與模擬分析。 熱傳實驗使用高精度CNC銑削出磷青銅模型，將模型導入ANSYS Fluent分析軟體進行模擬分析，並透過模擬結果進行實驗規劃。實驗部分則使用90瓦的陶瓷電熱片作為熱源、流量從20至90(ml/min)。 實驗結果驗證本文研究之費瑪螺旋微流道於高流量下有相當低的熱阻，傳統散熱模組對於伺服器級CPU溫度可控制在攝氏50度至70度。本研究顯示於90瓦熱源下可控制升溫在33度以內(與環境溫差6.3度)，而實驗結果最小熱阻為0.071 (K/W)。
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醫療手術中血液分型檢測是非常重要的一部份，確保接受者血液與捐贈者血液相容，輸血中的血型錯誤可能導致血管內產生溶血，腎衰竭以及休克等情形。本論文提出了一種微流體血型辨識系統，使用少量血液樣品來確定紅血球的凝集程度。該微流體血型辨識晶片包含五個注入槽及檢測槽，並將指叉電極(IDE)製作於檢測槽內用來量測血液的凝集程度。此外，提出了兩種測量方法：阻抗量測和電性量測；阻抗量測中的電荷轉移電阻和電性量測中的功率參數用來分析凝集程度，從兩種測量方法的結果顯示，其參數與紅血球凝集程度呈現線性關係。然而受到許多因素的影響如晶片的狀況，使電性分析比阻抗量測方法來的可靠。 提出此方法能夠明確的定義各個凝集程度的值，並且區分從非凝(0級)到強烈凝集(4級以上)的五個等級，符合臨床要求，以防止輸血中的任何風險。
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本研究之目的為以光學鏡頭之主動式對準功能需求為範例，開發一主動式對準功能之製程設備，主要包括設計製作一具六自由度之史都華並接式平台以及空間解像力量測系統。此對準系統可透過單一機構直接提供六個自由度的對準調整，且利用模板匹配定位出相機模組拍攝之解像力測試圖影像上的各個傾斜邊緣的感興趣區域，搭配傾斜邊緣法計算傾斜邊緣的空間頻率響應，並將求得之空間解像力利用各軸對準之空間解像力評估函數計算其評估值，以此評價成像品質的好壞，作為各軸對準調整之依據，並搭配六軸平台完成多軸同動的調整。以實驗之光學鏡頭為例，原廠相機鏡頭拍攝之畫面的對焦品質評估值為0.0044，依本研究設計之對準流程執行，對準完成後畫面的對焦品質評估值為0.0031，比原廠的對焦品質評估值還小，表示鏡頭對準完成後，相機模組的空間解像力比原廠相機還高，據此，所發展之空間解像力及對準流程可有效達成對準之目標。
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超臨界微細發泡製程兼具環保節能、省料、縮短循環周期、降低成本等優點，被廣泛應用，舉凡汽車工業、包裝應用、3C 家電、工業用零組件都涵蓋在內，在這些新興應用中，鞋底市場也不容忽視。熱塑性彈性體聚氨酯在眾多彈性材料中具有高耐磨，高彈性，抗疲勞，耐化學性等諸多優點，非常適合作為球鞋大底的材料，但也因為其比重大，硬度高，減震性能較差尚未完整應用在發泡中底的成型上。在目前MuCell® 製程應用於高減重比之 聚氨酯之成型上主要問題在於純 MuCell® 成型對於產品前、中、後段之發泡均勻度以及厚度方向皮層至核心層的均勻度較差，進而影響鞋底最重要的彈性性質。 本研究將氣體反壓以及動態模具溫度控制技術導入 MuCell® 成型鞋底的製程中，分別透過泡體平均尺寸、發泡密度、泡體各尺寸數量分佈以及硬度的探討釐清找出最佳控制參數，使得整體泡體尺寸及均勻度改善。研究結果顯示透過動態模溫控制在高溫充填低溫冷卻的情況下，可以將平均泡體抑制在 10~20µm 內且有 40%以上之 20~40µm 泡體；透過氣體反壓技術則可將超臨界含量 1.0wt%之試片泡體均質抑制在 10~50µm 的區間內且超過50%泡體尺寸數量集中在 10~30µm；最後在協同控制的部份則可將泡體平 均質以及 84%數量集中在 20~40µm 的區間內，達成均勻度之改善。