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研究生:李正名
研究生(外文):Jheng-Ming Lee
論文名稱:基於數位振鏡掃描機之快速原型自動化控制系統
論文名稱(外文):Rapid Prototyping Automatic Control System base on Digital Galvanometer
指導教授:湯華興嚴孝全
口試委員:蔡明忠莊賀喬
口試日期:2013-07-29
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:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:76
中文關鍵詞:雷射數位振鏡快速原型
外文關鍵詞:laserdigital galvanometer scannerrapid prototyping
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快速原型機在雷射掃描時,必須能正確地畫出2D圖形,若掃描出的圖形移位、失真,往往造成生坯工件形狀不正確,甚至無法成形。本文研究目的係針對此一問題,設計及製作自動化控制系統,將精密的數位振鏡掃描頭整合於進快速原型機中,以提高掃描圖形的正確性。
本文使用自製的控制電路搭配人機介面、數位振鏡雷射雕刻控制板卡與數位振鏡雷射掃描頭整合而成新式數位振鏡掃描系統;進一步與原有的類比式振鏡掃描系統進行掃描圖形真圓度之比較,顯然新式數位振鏡掃描系統可以得到較佳的結果。為驗證新式數位振鏡掃系統在製作陶瓷工件上的可行性,本次使用陶瓷漿料與自製的的設備進行陶瓷工件的製作。


The laser scanning in the rapid prototyping process should correctly scan a 2D pattern. Once dislocation occurred during the scanning, it may lead to a green part with incorrect shape or failure of fabrication. The aim of thesis is to solve the problems by integrating a digital galvanometer scanner into a rapid prototyping system. By designing and making an automatic control system, a correct pattern can be achieved. A homemade control circuit with Human-Machine Interface program (HMI) was integrated to a new digital galvo-laser engraving control board and digital laser galvanometer scan head to construct a new digital galvanometer scanning system. Furthermore, comparing with the roundness of the scanning pattern scanned by the analog galvanometer scanning system, the new system could achieve a better result. To verify the feasibility of making ceramic parts with the new digital galvanometer scanning system, the parts were fabricated of ceramic slurry with existing homemade apparatus.

摘 要 i
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1研究背景與動機 1
1.2研究目的 1
1.3研究方法 1
1.4論文架構 2
第二章 文獻回顧 3
2.1快速原型製造技術的介紹 3
2.2 EZ-MARS類比振鏡掃描系統 5
2.3 BackgroundWorker元件 6
第三章 快速原型機之架構設計與自動化技術 8
3.1 機台配電盤之配置 9
3.2運動控制系統 12
3.2.1 PMC2四軸運動控制卡 13
3.2.2 Z軸升降裝置 16
3.2.3 U軸鋪料裝置 21
3.2.4 V軸供料裝置 25
3.3雷射掃描系統 30
3.3.1 SCANLAB RTC5數位振鏡控制卡 31
3.3.2 SCANLAB intelliSCAN De14R數位式振鏡掃描頭 33
3.3.3 SYNRAD 48-2SERIES CO2 LASER 36
3.4 人機介面程式 37
3.4.1 OCX函式庫 38
3.4.2 程式設計流程 39
3.4.3 程式撰寫 39
3.4.4運動軸的控制 40
3.4.5雷射掃描與參數設定 43
3.4.6 多執行緒的撰寫 43
3.4.7 操作介面 44
第四章intelliSCAN數位振鏡掃描系統之驗證 48
4.1 真圓度的量測 48
4.2 雷射線深與線寬之量測 51
4.3 工件製作 53
第五章 結論與未來展望 55
5.1結論 55
5.2 未來展望 55
參考文獻 57
附錄A PMC2四軸運動卡使用之函式庫 58
附錄B SCANLAB RTC5使用之函式庫 61


[1] 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,2010。
[2] PMC2 使用手冊,興誠科技股份有限公司,台灣2010。
[3] MarkingMate2.7實用篇,興誠科技股份有限公司,台灣2013。
[4] MarkingMate2.7詳述篇,興誠科技股份有限公司,台灣2013。
[5] OCX操作手冊Version2.7,興誠科技股份有限公司,台灣2013。
[6] SCANLAN RTC5 Installation and Operation,SCANLAB,2012。
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[8] H. H. Tang and W. C. Li, “Cermet laser sintering,” Laser in Manufacturing 2005 Munich, Germany.
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[15] Orientalmotor,五相步進馬達UPK-W系列,pp97-106、pp146-159,台灣。
[16] Orientalmotor,DG中空選轉平台,台灣,2010-2011。
[17] SYNRAD Laser System, 48-2SERIES CO2 Laser Integration Manual。
[18] EZ-SCAN,SH870 Series Scan Hesad振鏡式掃描頭使用手冊,台灣,2002。


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