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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:許堡翔
研究生(外文):HSU, PAO-HSIANG
論文名稱:滾珠螺帽法蘭孔檢驗之自動量測
論文名稱(外文):Automatic Measurement of Flange Holes in Ball Nuts
指導教授:林宏達林宏達引用關係
指導教授(外文):LIN, HONG-DAR
口試委員:張嘉寶邱元錫
口試委員(外文):CHANG, CHIA-PAOCHIU, YUAN-SHYI
口試日期:2019-05-03
學位類別:碩士
校院名稱:朝陽科技大學
系所名稱:工業工程與管理系
學門:工程學門
學類:工業工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2019
畢業學年度:107
語文別:中文
論文頁數:76
中文關鍵詞:電腦視覺影像處理量測誤差滾珠螺帽法蘭孔量測
外文關鍵詞:Computer visionImage processingMeasurement errorBall nutFlange hole measurement
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滾珠螺桿(Ballscrews)是業界使用最廣泛的傳動零組件,主要為滾珠螺桿、滾珠螺帽、鋼珠、固定座、刮刷器及迴流管所構成的。現階段量測滾珠螺帽大多是以人工檢驗手拿游標卡尺進行螺帽上法蘭孔檢驗並量測滾珠螺帽前,需歸零及校正、在進行量測法蘭孔對孔距離。若使用自動化量測量測滾珠螺帽並可以大量檢測而快速且準確性高。
本研究探討滾珠螺帽法蘭孔自動量測,替代人力手持游標卡尺量測法蘭孔角度,並可快速量測滾珠螺帽法蘭孔並且能夠紀錄量測後數據,透過完善的分析,判讀滾珠螺帽法蘭孔角度是否為正確角度,減少加工不良品的產生,提升公司產品之量測準確性,
本研究利用電腦搭配CCD鏡頭拍攝取的滾珠螺帽測試影像進行處理和分析。運用影像轉換成灰階,進行同態濾波,接著進行二值化影像,再進行過濾後滾珠螺帽在進行影像膨脹處理及侵蝕處理,最後使用翻轉影像及去除滾珠螺帽背景,最後使用翻轉處理後影像及去除不必要螺帽背景留下法蘭孔影像在進行影像量測。實驗有效地分割法蘭孔的區域,法蘭孔位置誤差檢出率為99.63%,整體誤差提升0.063%,年平均節省時間1080000分鐘以達到滾珠螺帽法蘭孔檢驗自動量測目的。本研究提出的滾珠螺帽法蘭孔自動量測達到降低成本需求、提高檢測產品速度、降低檢測時間。

Ballscrews are the industry's most widely used transmission components, primarily ball screws, ball nuts, steel balls, mounts, wipers and return tubes. At present, most of the ball nuts are measured by manual inspection. The vernier caliper is used to test the flange hole on the nut and measure the ball nut. It needs to be zeroed and corrected, and the distance between the flange hole and the hole is measured. If you use automated volume measurement to measure the ball nut and can be detected in a large amount, it is fast and accurate.
This study explores the automatic measurement of the flange nut of the ball nut, replaces the manual hand-held vernier caliper to measure the flange hole angle, and can quickly measure the flange of the ball nut and can record the measured data. Through perfect analysis, the ball is interpreted. Whether the angle of the flange of the nut is the correct angle, reducing the generation of defective products and improving the measurement accuracy of the company's products.
This study used a computer with a CCD lens to take the ball nut test image for processing and analysis. The image is converted into gray scale, homomorphic filtering is performed, then the binarized image is imaged, and then the ball nut is filtered to perform image expansion processing and erosion treatment, and finally the flip image is used and the ball nut background is removed, and finally the flipping process is used. The rear image and the unnecessary nut background are removed to leave the flange hole image for image measurement. The experiment effectively divides the area of the flange hole. The detection error of the flange hole position error is 99.63%, the overall error is increased by 0.063%, and the annual average time saving time is 1080000 minutes to achieve the automatic measurement of the ball nut flange hole inspection. The automatic measurement of the flange nut hole of the ball nut proposed in this study can reduce the cost requirement, improve the speed of the detection product, and reduce the detection time.

目錄
摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 IX
第一章 緒論 1
1.1 滾珠螺桿介紹 2
1.2 外循環滾珠螺桿 4
1.3 內循環滾珠螺桿 4
1.4轉造級滾珠螺桿 5
1.5滾珠螺帽法蘭孔 5
1.6 滾珠螺帽常見之加工錯誤類別 6
第二章 研究動機與目的 7
2.1研究動機: 7
2.2研究目的: 8
2.3研究重要性: 12
2.4 論文架構 13
第三章 文獻探討 14
3.1自動化視覺檢測系統 14
3.2 電腦視覺 16
3.3影像處理技術 17
3.3.1影像空間分析 19
3.3.2二值化 20
3.3.3 影像濾波 21
第四章 研究方法 23
4.1 影像拍攝與擷取 25
4.2 影像同態濾波之增強 26
4.3 影像影像處理程序 28
4.4 滾珠螺帽法蘭孔影像擷取與分析 30
第五章 實驗與結果分析 32
5.1影像擷取系統 33
5.2 樣本影像說明 34
5.3 檢驗系統發展 34
5.4 滾珠螺帽法蘭孔檢測之績效指標 36
5.5滾珠螺帽法蘭孔檢測擷取及校正結果 37
5.6滾珠螺帽法蘭孔之品質判定 38
5.7滾珠螺帽法蘭孔三次元座標量測儀 40
第六章 結論與未來研究方向 49
6.1結論 49
6.2未來研究方向:動態影像拍攝與擷取 51
參考文獻 55
附錄 58

圖目錄
圖1 滾珠螺桿之應用範圍 1
圖2 滾珠螺桿與艾克姆螺桿[21] 3
圖3 滾珠螺桿零件[22] 3
圖4 外循環滾珠螺桿[23] 4
圖5 內循環滾珠螺桿[24] 5
圖6 轉造級滾珠螺桿[25] 5
圖7 滾珠螺帽法蘭孔示意圖 6
圖8 工業4.0智慧自動化示意圖[26] 7
圖9 檢測使用之量具 8
圖10 滾珠螺帽量測步驟 11
圖11 描述影像所用的座標系統 18
圖12 灰階值區分佈圖 19
圖13 二值化範本 21
圖14 本研究的研究方法流程圖 24
圖15 本研究拍攝架設圖 25
圖16 (a) 原始影像; (b) 使用同態濾波處理後影像 27
圖17 影像二值化轉換 28
圖18 過濾影像雜訊 28
圖19 影像膨脹處理 29
圖20 影像侵蝕處理 29
圖21 影像背景翻轉 29
圖22 影像去除滾珠螺帽背景 30
圖23 實驗流程架構 32
圖24 本研究樣本拍攝之實驗硬體設備架設示意圖 33
圖25 樣本影像範例 34
圖26 本研究滾珠螺帽檢測之使用流程圖 35
圖27 玻璃尺校正程序圖 36
圖28 待側影像不同處理方法之結果 37
圖29 法蘭孔處理後影像 37
圖30 法蘭孔影像之像素距離表示圖 38
圖31 座標量測儀 [27] 42
圖32 三次元座標量測步驟圖 43
圖33 座標量測儀量測過程圖 44
圖34 整體量測平均值折線圖 46
圖35 整體誤差折線圖 46
圖36 動態視覺檢測系統裝置概念圖 52
圖37 滾珠螺帽固定座示意圖 53
圖38 固定座設計圖 53


表目錄
表1 產品規格表 9
表2 數位式游標卡尺手動量測時間整理數據總表 10
表3 一年製造生產總螺帽數量表 10
表4 滾珠螺帽規格計算程式 10
表5 接觸式及非接觸式比較表 16
表6 影像空間域處理概略表 20
表7 實驗樣本表 33
表8 視覺量測Cp值整理數據總表 39
表9 游標卡尺量測Cp值整理數據總表 39
表10 量測設備精度價格比較表 41
表11 座標量測儀規格表 42
表12 CMM樣本數平均標準差總表 46
表13 整體誤差率 47
表14 相差誤差及時間表 47
表15 節省時間總表 48
表16 靜態拍攝與動態拍攝比較表 52

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[21]滾珠螺桿與艾克姆螺桿http://www.sytransmitting.com.tw/?f=Ballscrews&Id=Small
[22]滾珠螺桿零件https://smasoft-tech.com/滾珠螺桿-ball-screw-簡介/
[23]滾珠螺桿外循環http://www.hiwin.tw/products/bs/external.aspx
[24]滾珠螺桿內循環http://www.hiwin.tw/products/bs/internal.aspx
[25]轉造級滾珠螺桿示意圖http://www.soared.com.tw/products/rolled-ballscrews/characteristics.html
[26]工業4.0智慧自動化圖http://www.s-d-s.com.tw/company-1.htm
[27]座標量測儀https://buzzorange.com/techorange/2016/12/22/industrial-4-0-smart-factory/
電子全文 電子全文(網際網路公開日期:20240514)
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