臺灣博碩士論文加值系統

由於我國精密檢測系統近年來在精密機械工業發展推動下蓬勃發展，刀具的尺寸精度與刃口的研磨狀態對工件加工精度有甚大的影響，然而我國刀具刃口平整度檢測主要以工具顯微鏡手動量測和肉眼檢測為主，傳統的人工檢測，常常會受到檢測人員視力、體力等先天體能條件的限制，而使得檢測的品質及效率降低，且可靠度也不及自動化檢測。在工業檢測上的應用，目前在機器視覺檢測的技術已經非常普遍，其中以尺寸量測、瑕疵檢測及動態攝影等為主，且非接觸式的量測有著不會破壞待測物的特性。
本論文旨在研發一套端銑刀刃口影像檢測系統開發，自行撰寫具有人性化、圖形化及方便操作的人機介面做為檢測平台，本系統採用機器視覺主要針對端銑刀刃口平整度與刃口缺陷面積作為檢測項目，與目前國內既有檢測設備相比，除了能自動化量測之外，亦能將刃口平整狀態以數據方式顯現，減少人工手動檢測所耗費時間與人為檢測疏失，確實改善現行量測方法的諸多缺點。

Recently, precision inspection systems in Taiwan have flourished under the development and progress of the precision machinery industry. The dimensional accuracy of cutting tools and the status of ground cutting edge considerably influence the processing precision of workpieces. However, inspection of the flatness of cutting edges are mainly conducted through manual measurement using microscopes or unaided eyes. Conventional manual inspection is often under the constraints of the inspectors’ physical conditions such as visual acuity and stamina, leading to compromised inspection quality and efficiency. Moreover, the reliability of manual inspection is inferior to that of automated inspection. Industrial applications of machine vision inspection technologies are prevalent. The mostly applied inspection technologies include dimensional measurement, flaw detection, and dynamic photography. Noncontact measurement is characterized by its no damage on the inspection sample.
This study developed an image inspection system for end-mill cutting tool edges based on a human-machine interface characterized by its user-friendly features, pictorial presentation, and ease of operation. The proposed system adopted machine vision to inspect the flatness and the defect area of edge of end-mill cutting tools. Compared with existing inspection devices in Taiwan, the proposed system can not only facilitate automated measurement, but also present flatness of edge in numerical description, which reduces time required for and error of manual inspection. Many defects of existing measurement methods were modified by the proposed system.

摘 要 ..............................i
Abstract .....................ii
誌謝 ............................iii
目錄 .............................iv
表目錄 .............................vi
圖目錄 ............................vii
第一章 緒論 ......................1
1.1研究動機與目的 ..............1
1.2文獻回顧 ......................1
1.2.1 量測儀檢測系統建構 ..............1
1.2.2 機器視覺之刀具幾何檢測系統 ......2
1.3研究流程 ......................3
1.4論文架構............................4
第二章 理論基礎 ......................5
2.1數控工具機之機件原理.................5
2.1.1編碼器原理與介紹...................5
2.1.2光學尺原理介紹 ..............8
2.1.3配重系統 ......................9
2.2 機器視覺系統概論 .............11
2.2.1光源照明 .....................11
2.2.2機器視覺參數 .............16
2.3數位影像處理理論 .............19
2.3.1灰階與像素 .....................19
2.3.2影像疊加 .....................21
2.3.3索柏運算子 .....................21
2.3.4最小平方法.......................22
2.3.5自動對焦 .....................23
2.3.6受檢測之區域 .............24
第三章 檢測系統硬體建構 .............26
3.1機構設計 .....................26
3.2運動分析 .....................27
3.3機電控制與驅動系統 .............27
3.3.1控制器 .....................27
3.3.2伺服驅動器.......................34
3.4機電訊號匹配 .....................35
3.4.1控制器參數 .....................36
3.4.2軟硬體通訊.......................37
第四章 軟體功能開發....................42
4.1視覺系統校正 .....................44
4.2螺旋角量測 .....................45
4.3刃口平整度量測 .............47
4.4刃口缺陷面積量測 .............48
第五章 系統驗證與分析 .............49
5.1螺旋角量測 .....................49
5.2刃口平整度量測 .............50
5.3刃口缺陷面積量測 .............51
第六章 結論與未來展望 .............53
6.1結論 .............................53
6.2未來展望 .....................53
參考文獻 .............................55
附錄A .............................57
Extended Abstract .............59

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