跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(3.237.38.244) 您好!臺灣時間:2021/07/24 15:56
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:黃崇京
研究生(外文):Chong-Jing Huang
論文名稱:應用在陶瓷快速原型之雷射能量均勻控制
論文名稱(外文):A Uniform Laser Energy Density Controlfor the Ceramic Laser Sintering Rapid Prototyping
指導教授:曾百由曾百由引用關係
口試委員:蔡傳暉湯華興
口試日期:2012-06-18
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:機電整合研究所
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:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:66
中文關鍵詞:快速成型CO2雷射DSP
外文關鍵詞:Rapid prototypeCO2 laser machineDSP.
相關次數:
  • 被引用被引用:2
  • 點閱點閱:157
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本研究目的為控制雷射能量均勻分佈在陶瓷雷射燒結(Ceramic Laser Sintering, CLS)快速原型上的加工。以CO2雷射進行向量輪廓掃描時,若CO2雷射機為固定能量功率激發時,掃描至路徑上的加減速區域或轉角處,會因為機構運動速度變化,而造成雷射能量分佈不均勻;且CO2雷射機激發能量不穩定,進而影響到陶瓷工件精度。
因此本研究為了改善前人方法缺失與解決雷射能量不穩定的問題,先量測雷射機輸出功率量測訊號,再利用嵌入式控制器讀取此訊號,進行閉迴路控制,使雷射機能量達到穩定。再以雷射能量密度的觀念,以實驗方式找出機台掃描速度與雷射燒結效果的關係,利用嵌入式控制器去讀取CLS快速原型機台上馬達編碼器的資訊,再依機台掃描速度與雷射功率的關係去調變雷射控制訊號,以達成雷射能量燒結均勻分佈的目的和改善前人方法的缺點。
在實驗部分,實際在壓克力材料和陶瓷材料上進行雷射掃描,並利用高倍率金相顯微鏡觀察量測雷射能量在壓克力材料和陶瓷材料上的燒結變化情形(線寬、線深)有無達到能量均勻一致目的,實驗證實本研究雷射能量均勻控制器不僅能控制燒結線寬,也能達到能量分佈均勻的效果。


This study has focused on CO2 laser energy control for the processing of Ceramic Laser Sintering rapid prototyping which sinters ceramic powders into a solid object. If the triggering frequency of laser machine is fixed in the two dimensional contour laser scanning, the laser energy distribution will be uneven at the turning corners or in acceleration/deceleration regimes caused by the variations of velocity. The quality of sintering and finishing will be affected by this non-uniform energy distribution.
To improve the achievements in the earlier researches, as well as to stabilize the laser energy control, this project has implemented energy sensor and control circuits to first measure the laser energy and then feedback this signal to the controller. By using feedback control, this laser energy could be controlled within a reasonable range. With the concept of laser energy density, the relationship of scanning speed and CLS has been investigated. By using the position encoder feedback and derived speed of scanning, the laser power is modulated with Power Control Unit (PCU) to make uniform laser energy density and sintering, thus drawbacks in the earlier studies are then improved.
In the experiments of this project, controlled laser processing is applied on the machining of acrylic and ceramic powder samples for observations on the dimensions of the engravings by using high resolution microscope. The results have shown promising and feasible laser energy control algorithm to make uniform laser sintering quality.


摘 要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與文獻回顧 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究方法 3
1.4 論文架構 4
第二章 CLS機台與雷射能量控制相關技術 5
2.1 快速原型技術簡介 5
2.1.1陶瓷雷射熔結/燒結法(CLF/CLS) 6
2.1.2新式快速原型製成 8
2.2 雷射控制技術簡介 9
2.3 伺服馬達PID控制技術簡介 11
2.4快速原型機台介紹 15
2.4.1 XY-Plotter快速原型機 15
2.4.2振鏡式掃描快速原型機 17
第三章 XY-Plotter機台之雷射能量均勻控制 19
3.1現有的雷射能量控制問題 19
3.2前人雷射能量控制問題 20
3.3雷射能量控制方法與討論 23
3.3.1單軸運動掃描測試 26
3.3.2雙軸運動掃描測試 29
3.3.3結論 32
第四章 新陶瓷工件機台之雷射能量均勻控制 33
4.1雷射功率控制系統 34
4.1.1硬體設備介紹 34
4.1.2雷射機功率穩定控制 35
4.1.3雷射機功率調變 38
4.2材料處理系統 42
4.3運動控制系統 44
第五章 實驗結果與討論 47
5.1 建立速度與功率關係 47
5.2實測PCU調變功率速度 50
5.3驗證速度與功率關係 55
5.3.1壓克力材料 56
第六章 結論與未來展望 60
6.1 結論 60
6.2 未來展望 61
參考文獻 62
附錄A:壓克力材料之平均變質線寬與線深數據 64
附錄B:陶瓷漿料之平均變質線寬與線深數據 65


[1] Ben Utela, Duane Storti, Rhonda Anderson, MarkGanter, “A review of process development steps for new material systems in three dimensional printing(3DP),” Journal of Manufacturing Processes, Volume 10, Issue 2, July 2008, Pages 96-104.
[2] J.Y.H. Fuh, Y.S. Choo, A.Y.C. Nee, L. Lu, K.C. Lee,“Improvement of the UV curing process for the laser lithography technique,” Materials & Design, Volume 16, Issue 1, 1995, Pages 23-32.
[3] S. Kolosov, G. Vansteenkiste, N. Boudeau, J.C. Gelin, E. Boillat, “Homogeneity aspects in selective laser sintering (SLS) ,” Journal of Materials Processing Technology, Volume 177, Issues 1-3, 3 July 2006, Pages 348-351.
[4] H. H. Tang, “Method for Rapid Forming of A Ceramic Work Piece,” U.S. patent no.6217816, 2001.
[5] H. H. Tang and W. C. Li, “Cermet laser sintering,” Laser in Manufacturing 2005 Germany Munich.
[6] 劉俊杰,以新式快速原型技術製作陶瓷模具,碩士論文,國立臺北科技大學製造科技研究所,台北、台灣,2011。
[7] 林政毅,雷射燒結變質層層厚控制技術,碩士論文,國立臺北科技大學製造科技研究所,台北、台灣,2006。
[8] 顏嘉谷,工件不等速運動下雷射照射之能量密度均勻化控制,碩士論文,國立臺北科技大學機電整合研究所,台北、台灣,2008。
[9] 許國彥,雙軸補間運動及能量均勻分布雷射控制器之研發,碩士論文,國立臺北科技大學機電整合研究所,台北、台灣,2009。
[10] Stephen P. Tseng, Hwa-Hsing Tang,“A uniform laser energy density controller for the rapid prototype processing,” Journal of the Chinese Institute of Engineers, Volume 33, No .3, 2010, Pages 405-414.
[11] 盧世華,以快速原型技術製作陶瓷工件之雷射輪廓掃描控制之研究,碩士論文,國立臺北科技大學機電整合研究所,台北、台灣,2010。
[12] 蔡宗河,CO2雷射加工,全華圖書,台北、台灣,2005,第27-31頁
[13] 張振燦,雷射與加工,亞太圖書出版社,台北、台灣,1986,第19-22頁。
[14] 顏嘉男,泛用伺服馬達應用技術 第二版,全華圖書,台北、台灣,2009,第1-18~1-32頁。
[15] Aurotek, MC8141P Hardware Manual, Taiwan.
[16] Aurotek, MC8141P DLL Manual, Taiwan.
[17] 彭宇麒,振鏡掃描系統之自動化並與XY-Plotter之比較,碩士論文,國立臺北科技大學機電整合研究所,台北、台灣,2011。
[18] 邱奕霖,快速原型機雷射光變形設計及雷射功率穩定性分析,碩士論文,國立臺北科技大學製造科技研究所,台北、台灣,2011。
[19] Microchip, dsPIC33FJ32GS406/606/608/610 and dsPIC33FJ64GS406/606/608/610 Data Sheet High-Performance, 16-bit Digital Signal Controllers.
[20] TMS320F2812 DSP 模擬板 VP2812EVM 技術手冊,旺陽電企業股份有限公司,台灣。
[21] Nikon, Industrial Microscopes LV Focusing Modules.
[22] 黃聰明,應用數值方法,滄海圖書,台中、台灣,2007,第12-5~13-5
[23] 林大吉,陶瓷雷射快速原型機之鋪層系統改善,碩士論文,國立臺北科技大學機電整合所,台北、台灣,2009。
[24] http://www.ni.com/compactrio/
[25] Copley Controls Corp, Xenus XTL™ User Guide.
[26] National Instruments, Motion Control NI-7350 User Manual.


QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
無相關期刊