臺灣博碩士論文加值系統

本研究的主要宗旨在利用數位光學處投影模組發展快速原型系統，希望改善目前已商業化機種之缺點。本文利用DLP(Digital Light Processing)光源作為樹脂硬化成型之光源，並由DLP直接產生由3D CAD圖檔切層後之各層光罩。由於DLP具高對比度特性，可免除光柵及刮板機構，簡化系統硬體架構之複雜度。配合LoadCell力量感測器做拉拔力量之紀錄以便分析，豐富圖形介面之人機介面讓即時的加工資訊完整的呈現。
本研究首先利用三軸運動平台配合光感測二極體對DLP光源的輸出進行測量，以確定DLP光源之能量是否均勻及是否需作補償，再利用透鏡組合調整DLP投射焦距以符合較高解析度之系統需求。接著再針對樹脂硬化厚度與光照射時間進行實驗，以方便於製程參數之設定及調整。利用整合高能量效率之DLP技術之快速原型系統，以採用800流明投影機為例，由渦輪葉片之實驗結果顯示，與LCD-Based RP相較，樹脂硬化所需的照射時間至少可節省80%，模型製作速度可提高3倍以上，而且成型之解析度亦可達到0.1mm以上。如應用於一般矯正齒模之製作，約只需3小時，可有效提昇快速原型系統之應用效益。

This paper presents a new Rapid prototyping system by using a DLP (Digital Light Processor) as light source. The PC-based controller generates the layer patterns by giving the CAD model (STL file) of the work piece to be made. This DLP light source can directly solidify the photosensitive resin layer by layer without LCD mask.
In this research, the output property of a DLP light source is analyzed. Firstly, a photosensitive diode mounted in a 3-Axis machine is used to measure the intensity distribution of a DLP output. The characteristic of a photosensitive resin is also investigated by exposing it with DLP light. It is showed that the intensity distribution of a DLP is better than a traditional projector. The better gray degree performance and high contrast of the DLP can shorten the curing time of a photosensitive resin. From the experimental results, the curing efficiency of the DLP-based RP machine is much better than LCD-based RP machine due to its direct illumination. It can save the curing time even more than 50% without losing the contour of a work piece. The curing resolution can reach up to 0.1mm per pixel. It takes almost 3 hours for building a aligned teeth model. It will improve the application of a mask-based RP system.

摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 X
第一章 序論 1
1.1 研究動機與研究目的 1
1.2 研究方法與研究步驟 2
1.3 本文架構 2
第二章 文獻回顧及探討 4
2.1 快速原型技術 4
2.1.1 快速原型技術的基本原理 4
2.1.2快速成型系統分類 6
2.2 DLP原理及應用 14
2.2.1 DLP之發展 14
2.2.2 DLP投影機原理 14
2.2.3 DLP投影機特性 18
第三章 系統架構設計與光源模式分析 21
3.1系統架構 21
3.2光源及光罩模組之架構設計與模式分析 23
3.2.1光源品質之量測 24
3.3 光罩模組之設計 29
3.3.1 光罩架構 30
3.3.2 光罩投影距離修正 31
3.3.3 光罩行為模式分析 34
3.4 光罩圖層產生器 36
3.4.1光罩各圖層輪廓資料之取得 37
3.4.2光罩圖層輪廓資料之分析 38
3.4.3 光罩產生之演算法 39
3.5 成型模組之設計控制及拉拔之改善 41
3.5.1 成型驅動軸 41
3.5.2 LOAD CELL應用與拉拔之改善 43
3.6 PC-Based控制器 46
3.6.1 作業平台 47
3.6.2 物件導向程式語言 47
3.6.3 AD/DA 與 DI/DO訊號轉換卡 48
3.6.4 軸向運動控制卡 50
第四章 控制系統設計與實現 52
4.1元件物件模型 52
4.2快速成型系統控制介面 55
4.2.1控制系統介面架構 55
4.2.2控制系統界面實現 56
4.2.3快速成型流程規劃 58
4.2.4 控制系統操作程序 59
第五章 實驗結果分析與討論 63
5.1 光源分析 63
5.2 拉拔成形結果 64
5.3 與其他機種之比較 66
5.3.1 加工時間 67
5.4.2 精度比較 67
第六章 結論及未來發展方向 71
6-1 結論 71
6.2 未來發展方向 73
參考文獻 74
作者簡介 76

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