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研究生:王振宇
研究生(外文):ChenYu Wang
論文名稱:整合雷射量測之表面形貌辨識與自動碎形磨拋路徑研究
論文名稱(外文):Integration of Surface Topography Recognition with Laser Inspection and Automated Fractal Finishing Toolpath Generation
指導教授:陳炤彰陳炤彰引用關係
指導教授(外文):Chen Chao-chang
學位類別:碩士
校院名稱:淡江大學
系所名稱:機械工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
論文頁數:96
中文關鍵詞:雷射量測碎形
外文關鍵詞:laserfractal
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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
[1]Altan, T. “Advanced Techniques for Die and Mold Manufacturing”, Annals of the CIRP, Vol.42, Febuary 1993, pp707~717.
[2]A.Chen, Chao-Chang and Neil A.Duffie, “Development of An Automatic Surface Finishing System(ASFS) with In-Process Surface Topography Inspection”, to be Published in the Journal of Material Processing Technology, Sep. 1996.
[3]Hsu, Ta-Chieh, “Automatic Surface Finishing with Rough Area Pattern Recognition”, Ph.D. Thesis, Dept. of Mechanical Engineering UW Madison, 1998.
[4]A.Chen, Chao-Chang Yuh-Shuh Juang, and Wei-Zhi Lin,”Generation of fractal Toolpaths for Irregular Shapes of Surface Finishing Areas”, The 5th International Conference on Precision Engineering 2000, pp.167~172.
[5]N.A. Diffie, Bollinger J., Piper R. and Koneberg M., “CAD-Directed Inspection and Error Analysis Using Surface Parth Databases” Annals of the CIRP, Vol.33, January 1984. P347~350.
[6]N.A Duffie, J.A. Kamm, S.C. Feng, “Integration of CAD and Inspection For Mold Production and Rework”, Proc. Of NAMRCXTV, Bethlehem, P.A, May 27~29, P641~649,1987
[7]Dinaner, W.R, Duffie, N.A. and Philpott, M.L., “Error Compensation Algorithms for Sculptured Production”, J. of Engineering for industry, ASME, 1993.
[8]M. L. Philpott, S. E. Mitchell, J. F. Tobolski and P. A. Green, “Simultanceous In-Process Inspection of Surface Form and Roughness of Machined Sculptured Surface” Transactions of the ASME Vol. 117, pp.430~438, August 1995.
[9]陳俊成“研磨過程中之力量控制”,淡江大學機械工程研究所論文,1999年6月。
[10]林嘉彥,“模具研磨過程中之三維研磨力量量測”,淡江大學機 械工程研究所論文,1999年6月。
[11]溫伯浚、王俊民、鐘韻華、陳炤彰、王銀添,“自動模具拋光系統設計與應用之整合研究”,模具工程學會2001
[12]GOH, K. H., et. Al, “The application of a laser triangulation Probe to non-contacting inspection” INT.J.PROD.RES., Vol.24/6/1986, pp1331~1348.
[13]T. Mihoshi et. al, “Development of Non-Contact 3-D Digitiaing System”, Journal of Advanced Automation Technology. Vol.3, March 1987, pp165~169.
[14]Chen C.H., “Non-Contact Measurement of Free-Form Surface”, Master Thesis, National Taiwan Univ., 1991.
[15]Fuh, K. H. and Yeh,S. Y., “Non-Contact Measurement of Free-Form Surface-Using Laser Scanning Probe Associated with image Processing ”, 中國機械工程協會第十屆學術研討會,1993, pp663~671.
[16]賴景義等,“雷射掃瞄NC路徑產生之研究”,中國機械工程師協會第十一屆學術研討會,1994, pp79~85.
[17]楊國慶,“綜合切削加工機五軸非接觸式掃瞄量測技術之研究”,中原大學機械工程研究所論文,1995年6月。
[18]黃偉明,“精密曲面加工與機上量測”,台灣大學機械工程研究所論文,1997年6月。
[19]王崇丞,“四軸非接觸式量測系統之研製”,中興大學機械工程研究所論文,1997年6月。
[20]史國賢,“碎形自然物體之動態生成法”,淡江大學資訊研究碩士論文,民國七十八年六月。
[21]Heinz-Otto Peiitgen, Hartmut Jurgens, Dietmar Saupe, Chaos and Fractal: new frontier of science, Springer Verlag New York, Inc, 1992.
[22]Yoshio Mizugaki, Massfumi Sakamoto, “Fractal Path Generation for a Metal-Mold Polishing Robot System and Its Evaluation by the Operability ”, CIRP, Vol.4, January 1992.
[23]戴光政,“碎形路徑應用於研光機之研究”,淡江大學機械工程研究所論文,1999年6月。
[24]劉偉均、簡志偉、戴光政、陳炤彰,“碎形路徑應用於研光加工研究”,中國機械工程學會第十六屆學術研討會論文集,1999年12月,pp.488~495。
[25]嚴文雄,“自動化磨拋路徑及其磨拋參數之研究”,淡江大學機械工程研究所論文,1998年6月。
[26]王瀅智,“應用碎形於CPU散熱片之分析與設計”,淡江大學機械工程研究所論文,1999年6月。
[27]李世榮、王瀅智、陳炤彰,“碎形幾何應用於CPU散熱片之數值模擬”,中國機械工程學會第十六屆學術研討會論文集,1999年12月,pp.231~238。
[28]范光照、張郭益編著,“精密量具及機件檢驗”,高立圖書,1995.
[29]三次元量床使用手冊。
[30]“Laser Displacement Meter LC-2100 Instruction Manual”, Keyence Corporation.
[31]Cheng, L., Siu, G.G., “Measurement of surface roughness with core-ring ratio method using incoherent light”, Meas. Sci. Techno1. 1,1990, pp.1149~1155.
[32]光學尺說明書
[33]FANUC Series 0-MC 操作說明書。
[34]白中和編譯,“RS-232-C 技術詳解與應用”,全華出版社,1997.
[35]余清華編譯,“C語言與RS-232C/GP-IB”,全華出版社,1997.
[36]范逸之編著,“Visual Basic 與RS232串列通訊控制”,文魁資訊有限公司,1999.
[37]范逸之編著,“Visual Basic 與串並列通訊控制實務”,文魁資訊有限公司,2000.
[38]和碩科技編輯部譯,“學好Visual Basic 6 並不難”,和碩科技,2000.
[39]吳健康編著,“數位影像分析”,儒林圖書有限公司,1992.
[40]周源華編著,“數位影像處理”,格致圖書公司,1993
[41]蕭進松編著,“數位影像處理”,全華出版社,1999.
[42]王周珍、陳進興、翁健藏,“低複雜度之碎形影像壓縮”,一九九八全國電信研討會論文集,pp.150~184。
[43]陳昭男、鄭貴卿、林慶偉,“地質構造現象之碎形特性分析初探”,中國地質學會八十六年度大會手冊及論文摘要,pp.450~453。
[44]陳炤彰、陳慶芳、蕭山川,“曲面碎形刀具路徑的產生與應用”,第八屆全國自動化科技研討會論文集(一),1995年7月,pp.228-235。
[45]陳慶芳、陳炤彰、尹德宏、劉偉均,“三維曲面碎形刀具路徑與其加工表面形貌之分析研究”,中國機械工程學會第十三屆學術研討會論文集,1996年12月,pp.413~420。
[46]蔡明俊、林榮貴、石永山,“自動化模具拋光系統之研製”,國科會計畫編號:NSC85-2221-E0006-028。
[47]傅光華,“模具拋光與監控研究”國科會計畫編號:NSC86-2212-E019-008。
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