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作者:李建毅、楊善荏、莊佳瑾、林上鈞、黃元亨、黃鵬續、黃少谷五軸工具機數位雙生平台技術

作者:李建毅、莊佳瑾、黃少谷虛擬工具機數位雙生平台

隨著歐盟於2023年1月正式公布碳關稅法案（CBAM），並於2023年10月試行實施徵碳關稅，2026年正式生效，此法規加速全球淨零碳排的腳步，面對節能減碳的全球趨勢轉變，對以出口導向的國內工具機產業來說，將面臨新的挑戰與契機，因此，國內工具機產業積極布局節能減碳、工具機數位雙生、遠距模擬協作等陸續崛起的市場需求，加速相關技術的開發。本文以目前工具機產業中，重點開發的虛實整合技術為例，藉由生產過程中事先模擬加工與調適，確保產品上機加工後的品質要求，透過此技術，可降低人為參數調整及重複試加工的過程，提高加工效率，實現低碳智慧製造。本文將針對近年來於智慧製造技術中，工具機數位雙生技術的發展及開發案例進行說明，提供讀者在工具機數位雙生技術領域的參考。

作者:梁碩芃、李建毅、陳志明、吳柏勳、廖孟秋5G虛擬工具機控制服務與數位雙生沉浸式互動

貿易戰、疫情衝擊下，供應鏈全球在地化、生產基地快速重建化，少量多樣、首件即成品的需求，製造業必須借重新技術大幅提升效率以快速應變市場需求。5G網路興起將改變智慧製造技術樣貌。隨之而來的低延遲分散式工業控制、遠端渲染沉浸式互動技術為智慧製造帶來新契機，也是全球大廠積極佈局的新市場機會。

本文介紹5G工業網路發展現況，包含虛擬控制服務與數位雙生沉浸式互動以及法人單位投入5G工業應用研發現況，包含實體控制器虛擬化、控制器數位分身單元、遠距協同製程診斷等應用情境，期能開創工具機控制器應用服務新藍海。

作者:林明宗、賴涵餘、李建毅、李日傑適應性負荷控制與伺服參數優化技術開發

本研究開發適應性負荷控制技術，準確估測工具機工作平台的轉動慣量並提升加工效能。首先以掃頻訊號及鐘型加減速訊號激振機台，透過伺服模型最佳化方法搭配阻尼高斯牛頓法與成本函數求得系統轉移函數，並用鑑別後的系統模型及給定的規格，求得適當的伺服迴路參數。可變進給距離來回運動方法則利用最小平方法搭配速度與扭矩等資訊進行慣量估測與摩擦力鑑別。在實機加工進退刀時，控制器對於工作台的質量及轉動慣量可線上進行估測，適應性調整控制器參數。最後，在五軸工具機上模擬和實驗，驗證提出的方法可同時提升加工效能及加工精度。

作者:李建毅、楊善荏、莊佳瑾、廖孟秋、黃鵬緒、蔡孟勳、簡嘉宏AI賦能工具機數位雙生平台

近年來國際工具機製造商如 DMG-MORI、MAZAK 皆陸續導入邊緣人工智慧（Edge AI），強化設備的健康狀態監控、異常診斷與製程優化等提升智慧設備。然而，控制器受限於格式封閉且運算效能與外接硬體成本考量，使得AI技術難以在工廠大規模落地，為解決此瓶頸，工研院機械所偕同國立臺灣大學機械系蔡孟勳教授團隊以及新代科技三方合作，建置示範線樣板，以AIEmbedded CNC （Computer Numerical Control）控制器技術，將AI模型直接部署至控制器內，與原有的控制器核心協同運作，並建置工具機邊緣驗證平台，導入國內控制器實測資料驗證AI模型的可行性，降低AIApps上機測試成本，以先驗證再導入的標準化路徑，提供AI模型自工具機數位雙生平台整合的虛擬建模技術，再以AI Embedded CNC控制器技術的控制器端部署到最後於臺中工研院智慧製造驗證場域實機驗證的完整技術路徑，為AI賦能工具機的實用化與產業化奠定基礎。

作者:吳柏勳、李日傑、楊宗育、鄭志平、李建毅虛擬公差比對插補命令學習技術

工具機於加工不同的工件時，伺服與控制器參數並不一定適合每一種工件，且機台長時間加工也有零件磨耗及老化的情況，造成生產的品質不佳，需要耗費更多的金錢與時間才能將問題收斂。對廠商而言，商品生產過程中如何提高效能降低消耗便是重要的議題。虛擬比對量測技術可應用於工具機加工控制品質與整機壽命維護，透過實體機台與虛擬模型之動態行為精準映射對應，輔助使用者即時修正切削命令與同步修正預測保養模型。本文將針對可改善機台生產品質之虛擬公差比對插補命令學習技術進行介紹。

作者:李建毅、梁世璋、許哲瑋、吳柏勳、曾郁升國產高階五軸控制器技術回顧與案列說明

本文針對國產高階五軸控制器近年開發功能進行相關技術介紹，由五軸加工控制技術、機台幾何誤差補償、雙系統同動控制技術到3D切削模擬驗證，以及常用於五軸同動之刀具中心點控制、傾斜平面命令等機能，並對應支援機台構型由五軸正交構型到五軸非正交構型。針對產業面應用，分別介紹於航太、汽車、生醫等加工應用案例，提供給國內五軸加工使用者，對於國產高階五軸控制器加工機能有更深入的了解。

作者:邱顯俊、王挺翰、李建毅數位雙生與虛實整合應用技術

作者:吳柏勳、李日傑、張仲敏、李建毅、林明宗五軸線上即時刀具路徑轉角平滑控制介紹

CAM系統中，五軸工件輪廓曲面是高階多項式(自由曲面)構成，通常使用多直線短單節來逼近曲線，CAM所產生的不良加工路徑可能誘發機台共振，導致工件呈現不規則表面。本文針對國外三大商用控制器廠商(FANUC、SIEMENS、HEIDENHIAN)所推出的五軸控制器中的高階功能進行介紹，並將本次技術著重在控制器的轉角平滑化功能上，透過擬合平滑刀具路徑來改善不良的加工路徑。藉由與各位業界先進分享工研院對此功能的學理與應用之研究，期望可提供國內五軸加工使用者，對於控制器使用之相關資訊。

作者:林明宗、蔡博淮、李建毅數位雙生應用於五軸加工驗證

本文開發一搭配西門子控制器之五軸工具機數位雙生系統，透過整合插補器、伺服傳動模型、結構動態分析等技術，用以預測五軸加工過程產生的輪廓誤差，並達到插補參數調整功能。首先透過西門子控制器自動伺服調機功能進行系統鑑別，求得伺服優化參數以及虛擬工具機模型，同時達到五軸插補匹配。接著推導位置轉移函數，求得直線與圓弧路徑的輪廓誤差解析解，再使用KAKINO標準路徑調教關鍵的插補參數。最後，使用NAS979切削測試驗證本文所提出的方法可以進一步提升五軸工具機之加工精度與品質。

作者:廖孟秋、陳志明、李建毅整合型車間加工刀具管理解決方案

台灣中小企業在製造上具有卓越加工能力，對於智慧製造導入需求首重於生產效率提升及節省人力的協作作業。近年來ERP、MES、CAD/CAM等數位輔助工具在各廠中盛行，但其中詢問度高卻難以整合之一為刀具管理系統，困難點在於SOP確立常與人員習知作業衝突，單套式刀具管理軟體對於不同類型的工廠製造管理缺乏友善套用。刀具使用生命週期跨越生管、設計、製造、倉儲，各工作點均涉及外部硬體與軟體交握。本文探討如何以刀具管理為核心階段性整合周邊硬體與上層軟體協作。對刀具進行標準化、系列化管理，提升刀具最大利用率，進而逐步實現智慧製造遠景。

作者:曾郁升、徐士哲、林孟秋、李建毅、高永洲銑床控制器線上CAD/CAM技術

一般電腦輔助設計與製造（Computer Aided Design & Computer Aided manufacturing, CAD/CAM），均以離線方式規劃加工路徑，必須經過CAD模型編輯、CAM路徑規劃與PP後處理加工程序，最後將NC碼傳輸至CNC進行加工。商用CAD/CAM軟體功能強大，已發展至可支援五軸同動銑削之刀具路徑產生、機器手臂加工路徑產生以及日漸增加的積層製造路徑等高複雜度之功能，然而，機械製造產業實務上面的大多數機械零件加工應用，倒是不見得均需要使用到如此複雜的高階功能，因此將簡化版的CAD/CAM系統內嵌至控制器中已成為智慧製造趨勢。本文將介紹國內外商用銑床控制器線上CAD/CAM技術，期望銑床使用者能對於控制器內嵌CAD/CAM技術有更深入的了解。

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