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作者:蔡孟勳、謝東錦利用FPGA晶片開發全數位化馬達伺服驅動器

作者:許登傑、陳文瑞、麥朝創、蔡孟勳系統頻譜分析於工具機上的應用

對於工具機的選擇與比較，一般而言多半以系統內各個主軸/伺服驅動器的額定轉速與額定扭力、加工空間、加工精度等等靜態指標做為比較依據，另一方面，若要描述工具機的動態加工能力，也通常會使用特徵工件的加工時間做為比較依據，然而因為不同加工機機構設計的差異，特徵工件的加工時間也未必能將不同工具機的動態行為一概而論，因此本文將傅立葉分析與頻譜分析等技術導入工具機，做為協助評測工具機能力、衡量工具機驅動器設定是否妥當之工具，並為工具機提供一個較為公正的動態指標，協助評估與比較工具機間的動態能力。

作者:蔡孟勳、黃泓緯、麥朝創應用強健性進給率控制於高效率加工

本文利用量化回授控制理論（quantitatively feedback theory, QFT）設計一強健控制器，並應用於適應性切削進給速度控制。所提出的演算法可以根據主軸電流動態地改變進給速度。利用QFT所設計的控制器即使在不同的切削條件下也能保持固定的切削力大小，進而提高加工效率。本文除了進行數值模擬外，也透過實際切削實驗驗證此強健性進給速度控制法則之性能。

作者:蔡孟勳、林明宗、吳仕凱五軸工具機靜動態誤差分析與路徑規劃演算法之實現

本文針對五軸工具機之靜動態誤差進行誤差模型建立與分析，藉以提升五軸工具機之加工精度。首先，藉由齊次座標矩陣建立五軸工具機的順向與逆向運動學方程式並推導幾何誤差模型，再利用五軸工具機動態模型推導動態誤差模型。隨後，NC路徑（如:CK1,CK2和CK4）則可透過逆向運動方程式進行路徑規畫。本文亦同時介紹兩種路徑規劃方法：包含量測用路徑規劃與FANUC刀具中心點控制方法。最後，採用一即時刀具中心點插補演算法針對NC路徑進行平滑進給率之規劃與插補，並透過模擬驗證本研究所提出五軸工具機誤差模型之正確性與路徑規劃演算法之可行性。

作者:蔡孟勳、陳慶儒泛用運動控制平台開發與應用

本文主要將針對工研院機械所開發之GMC運動控制平台進行加值軟體開發，包含GMC應用開發環境（I.D.E.）。透過GMC應用開發環境可以縮短軟硬體系統建構時程。並且將開發之加值軟體以ActiveX人機元件的方式來建構，方便進行系統整合。以此加值軟體為基礎，將應用GMC運動控制平台來開發一雙軸檢測設備，並以控制雙軸馬達運動為目標。

作者:蔡孟勳、羅任添、粘濠偉、李建毅工業用串列通訊介紹-以EtherCAT協定為例

本文首先介紹常用之工業通訊協定並比較各種協定之性能，然後針對EtherCAT通訊進行詳細的介紹，其中包括整體架構、協定及各個功能模組的說明。透過整合DSP 28335與EtherCAT ET1100網路晶片，我們成功開發了具EtherCAT網路通訊之馬達驅動系統，並透過實驗驗證此驅動器系統能達到多軸馬達同步控制之目的。最後，為了驗證所開發的主站程式能夠應用於商用驅動器，我們介紹CANopen over EtherCAT（CoE）的概念，並以此概念撰寫主站通訊程式以成功地與具有EtherCAT模組的Yaskawa Σ-Ⅴ驅動器進行連線控制。

作者:唐溥陽、蔡孟勳、李建毅應用曲線擬合技術於轉角線段之插補器設計

數控系統中，G01線段是最常用來描述刀具路徑的命令。傳統的插補方法在路徑的切線速度先做加減速規劃，再將速度命令分配到各軸，但此時會有各軸速度差的問題發生，透過後插補的方式雖然可以讓各軸速度命令平滑，但同時會造成轉角上的命令誤差，然而轉角命令誤差要計算並不容易，其誤差值會與最大加速度、速差、後插補時間等因素息息相關，所以在不同切線方向的線段相接時，轉角命令誤差會不同。

首先透過轉角擬合的方式，讓使用者設定一個期望的公差值，即可於線段相接處擬合出最大輪廓誤差與公差值一致的曲線來取代原本的直線轉角，也就是不管刀具路徑的切線方向如何改變，轉角命令誤差都會在拘束條件內，且曲線須包含切線、曲率連續。得到擬合後的刀具路徑，接下來會介紹插補的方法與流程，以及進給率的規劃方式，最後經由驗證，此方法可以不需要經過後插補器設計來達到各軸平滑，以避免後加減速所產生的命令誤差。

作者:蔡孟勳、周家駿、吳明政、黃仁樹、莊易霖、陳文瑞感應馬達最大化加速度、最佳化效率與全數位控制之研究

工具機主軸馬達大多以感應馬達為主，其控制方法有純量控制與向量控制，純量控制方法就是俗稱的V/F控制，V/F控制大多操控在開迴路系統，特色是方法簡單，但是會有多餘的能量損耗、無法控制電磁轉矩與磁通大小等問題；向量控制則是相反，此方法可以將馬達三相座標系統，藉由空間座標轉換，將複雜的三相座標系統，轉換至d、q軸旋轉座標系統，進而可以將複雜且耦合的電磁轉矩與磁通解耦合，達到獨立控制的目的。然而就算使用向量控制來控制感應馬達，不同的d、q軸電流命令，仍然會有不同的影響產生，q軸電流命令可以由速度迴路計算得知，d軸命令則是使用者自訂，因此本文提出如何選定適當的d軸電流命令，使感應馬達可以得到最佳化效率及最大加速度。在全數位控制中，EtherCAT為目前所較流行的數位通訊，本研究亦說明如何將EtherCAT如何整合入整體控制。

作者:蔡孟勳、曾翔駿、洪茂棋CNC智能化人機介面開發

在台灣工業全力邁向智慧機械的過程中，CNC控制器扮演了相當重要的角色，以目前國內在工具機智能化方面的研究來看，理論與實務方面已經有相當不錯的水準，但是將智能化功能真正實現於CNC控制器上，並透過人機畫面的開發來達到友善的操作環境，乃是實現智慧機械一個相當重要的環節。本文主要以國產研華寶元控制器為載具，探討在開發智能化人機介面時所需要的工具，其中包含人機畫面開發軟體QUI Designer、動態連結檔開發與遠端監控程式ReCon的介紹，透過本文，我們期待未來能有更多的產學研的專家投入智能化功能的開發，以協助台灣產業達到智慧機械的目標。

作者:蔡孟勳CNC控制器與數位孿生

作者:李鴻明、鄭凱䔗、蔡孟勳、麥朝創應用適應性命令整形技術於機器手臂振動抑制之研究

關節式機器手臂的工作空間範圍大，易受到自身重量與負載導致慣量變化造成共振頻率飄移，然而目前主要控制的方法乃是透過調整伺服驅動器內部的凹陷濾波器來達到振動抑制的效果，但凹陷濾波器的參數必須對機器人進行系統鑑別後才能獲得最佳化的參數，當共振頻率飄移時，凹陷濾波器參數無法即時調整則減振效果大幅下降。本文提出一套適應性命令整形技術，能線上偵測共振頻率之飄移，並隨著頻率飄移，將整形器參數進行適應性調整，以保持振動抑制效果在最佳狀態，此適應性命令整形技術能提供平滑之參數調校，並不會在參數切換時造成不連續現象，因此相當適合用於慣量急劇變化或載重變化極大之機器手臂。

作者:蔡孟勳、莊健平、麥朝創應用AI影像技術於刀具紋路之分類

工具機加工時，工件表面產生的紋路一般而言可區分為過切、振紋、斜陡坡紋、刀圈紋、拉絲等。在解析紋路時，通常需要有經驗的師傅來加以判讀，而且工件在不同光線、不同角度下所判讀的結果也不盡相同，本文結合AI (Faster RCNN)與影像技術來自動分類加工紋路，使用者只要將加工好的標準模具放置於我們所設計的拍攝模組中即能自動標示紋路的類型，未來將結合專家與IoT系統，達到自動判讀紋路成因的目標。

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