臺灣博碩士論文加值系統

本研究目的在於架構自動磨拋加工之線上雷射量測系統，並整合模具表面形貌進行磨拋區域辨識與碎形磨拋路徑產生。由於模具的量測通常為離線量測，因此本研究將雷射測頭架於加工機上主要的功能，便是希望能夠線上量測，減少不必要浪費的時間及校正程序，模具形貌誤差辨識程序不但可以減少磨拋加工區域面積、縮短加工時間還可提高工作效率，而碎形路徑應用的目的在提高加工之精度與減少加工時數。研究方法為首先利用影像辨識的技術，將雷射測頭量測得到的資料點轉為二值化（Binary）的影像檔，分析每個需要加工的區域，分別算出每個需要加工區域的面積、質量中心、特徵值、特徵向量、長短軸轉的角度及適合加工的幾何形狀（矩形、圓形、菱形、橢圓形），之後參考這些數據，去設定Simple Fractal CAM-2D程式內的參數，然後產生加工的碎形路徑，經由實際加工的結果證實。在實驗中經過兩次的Grinding與Polishing，將經過放電加工的實驗工件，由Ra=4.7mm (Rmax =20mm ) 加工至Ra=1.14mm (Rmax = 5.8mm ) ，由此可證明整合工件表面誤差辨識及碎形磨拋路徑產生，能用在模具自動磨拋加工上，而且能夠達到不錯的效果。

This research is to install a laser inspection system on a CNC machining center and then to integrate a recognition algorithm to identify rough areas on precision mold surfaces and fractal toolpath generation of such rough areas for automated precision mold finishing processes. The rough areas mean the areas requiring surface finishing, and encompasses roughness, waviness and shape error. Usually the mold inspection is performed off-line in mold production. This research is to reduce set-up time and alignment procedure with in-process laser inspection of surface topography of molds. Image processing technique has been developed and used to classify roughness data points into binary data and identify the size, location and orientation of rough areas. The geometric properties of each identified area, such as rectangle, circle, rhombus, and ellipse can be classified and exported for generating the fractal toolpaths with Simple Fractal CAM 2-D software and then converted to NC post processor for CNC grinding and further polishing. The fractal geometry has the properties of self-similarity and scale-independent. Surface finishing processes have been shown to be more lay-free distribution with fractal toolpaths than with conventional zigzag toolpaths under the constraint of the same machining time. Experiments have been performed on a prototype Automated Surface Finishing System (ASFS) based on a CNC machining center equipped with a grinder holder on spindle housing. After EDM, two steps of grinding and two steps of polishing were proceeded. Experimental results have shown the reduction of Ra= 4.7mm( Rmax= 20mm) to Ra=1.14mm (Rmax=5.8mm ). The feasibility of surface finishing error recognition and fractal toolpath generation for automated surface finishing process is then verified to be potential for industrial mold finishing processes.

第一章導論
1-1 研究背景與動機1
1-2 研究目的與方法2
1-3 文獻回顧5
1-3-1 自動磨拋系統5
1-3-2 表面形貌辨識6
1-3-3 碎形路徑6
1-4 章節導覽10
第二章量測系統的介紹
2-1 量測系統架構11
2-2 量測元件介紹11
2-2-1 雷射測頭12
2-2-2 光學三角法原理15
2-2-3光學尺16
2-3量測系統之加工機17
第三章誤差區域形狀辨識與幾何性質計算與分析
3-1 通訊設定20
3-2 雷射掃瞄與資料擷取22
3-2-1 軟體介紹22
3-3 訊號處理25
3-3-1 影像辨識25
3-3-2 區域標記演算法26
3-3-3 特徵擷取31
3-4 幾何形狀判斷33
第四章碎形磨拋路徑之加工特性
4-1 碎形的特徵38
4-2選擇加工參數41
第五章實驗驗證與結果討論
5-1 加工前之準備43
5-1-1 加工之規劃43
5-1-2 磨拋工具簡介45
5-2 實際加工與量測48
5-2-1實際加工48
5-2-2 實際量測50
5-3 實驗結果討論60
第六章結論與建議
6-1 結論63
6-2 建議63
參考文獻65
附錄A70
附錄B74
附錄C75
附錄D77
附錄E87
附錄F 94

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