機械工業網

作者:蔡孟勳、林俊佑、連震杰、麥朝創應用影像疊圖技術之刀具磨耗檢測

現今工業都朝向自動化與智能化發展，各家工具機廠商亦致力於提升產品的品質及自動化生產的目標，刀具磨耗的情況常常會對產品的品質、自動化生產的效率產生重大影響。本研究以機械視覺為基礎開發線上刀具磨耗檢測方法。由於端銑刀的複數刀刃與螺旋形刀具形狀不同於一般車刀，加上金屬的反光的效應，增加的端銑刀在影像拍攝困難，本研究利用刀具影像疊圖技術將立體的端銑刀展開成平面圖面，並使用影像處理的方法對展開後的刀具圖片進行磨耗檢測。實際以工具機機台進行切削加工，定時進行刀具影像疊圖並檢測刀具磨耗狀態。機械視覺系統被驗證可實際應用於刀具磨耗檢測。

作者:熊治民台灣機械設備製造業發展現況與展望

機械設備製造業是台灣製造業與經濟發展的重要支柱。近年來在業界努力下，產業營收持續穩定成長，預估2018年營收值超過新台幣1.1兆元。配合政府部門執行智慧機械產業推動方案，業者在智慧化產品、導入智慧製造應用、激勵新創企業發展上都已出現成效。未來的發展重點則是要思考如何透過新的智慧機械與智慧製造應用方案來滿足國內外市場需求，進而透過新的獲利途徑與模式來加速企業與產業成長。

作者:周揚登、馬淮龍、劉又齊、李明蒼高速主軸適應式熱平衡冷卻系統設計分析

本文以模擬與實驗解析一國產高速主軸的熱變位特性，並將「適應式熱平衡」＋（　Adaptive Thermal Balance®）技術概念應用於冷卻水套設計及控制。由於主軸不對稱的溫度分佈，導致主軸產生熱彎曲，從而對加工精度產生顯著的影響。為改善此熱誤差，我們藉由模擬瞭解主軸在穩定運轉下的溫度分佈以及熱變形，接著設計一個主軸溫度調控水套，調節控制主軸的徑向均溫性。實驗證實，此技術能有效地將主軸前後溫度差控制在±0.5℃內，不僅改善了主軸溫度均勻性及對稱性，同時減輕主軸內部預壓環及軸承的溫升以及不對稱的結構熱膨脹，進而能夠降低熱變形所造成的主軸軸承損耗。

作者:劉德葳、蔡孟勳、張宜斌、王仁傑建構智慧機械聯網平台技術

近年來，政府大力推動智慧機械產業，智慧機械主要是以精密機械、自動化與資通訊科技為基礎，透過搭配雲端網路平台、工業物聯網、機器人、大數據等相關技術，希望讓臺灣「傳統機械產業」轉型為「智慧機械產業」，進而提升機械產業於國際競爭力。無論是人工智慧（AI）、工業4.0或智慧機械等願景，其中最主要的技術之一在於擷取產線運作時機械與感測器的資訊，並透過資通訊技術串聯至邊緣電腦，達到工廠管理（如：稼動率、機台警報等），亦可以利用設置資料庫管理系統進行資料存取，提供人工智慧分析與健康預診基礎。本文將以整合FANUC控制器並結合美國國家儀器公司（National Instruments）感測器擷取卡為案例進行說明，首先透過導入FANUC與National Instruments 函式庫，並搭配使用TCP/IP與USB通訊取得機台與感測器資訊，接著採用MariaDB SQL資料庫進行資料保存，最後利用Qt進行人機介面設計並導入慣量估測當成範例來驗證此智能化模組，期望透過此系統能達到建置智慧工廠的目標。

作者:陳柏志、楊竣翔、鄭詠仁量子機械於能源領域最新研發技術現況

在能源領域中，古典的熱機(如引擎)因受熱力學循環(如卡諾循環、奧圖循環)的限制，其工作效率面臨熱力學極限，因此須尋求突破此一困境的解決方法。隨著量子力學的發展，使得量子與古典熱力學結合，成為全新的量子熱力學。因此，量子熱力學的發展與應用將是解決古典熱力學中熱力學極限的重要途徑。本文將針對量子機械於能源領域最新研發技術現況，包括量子熱引擎、冷凍機與熱泵等進行介紹，使讀者瞭解目前量子熱機的發展趨勢。未來可以透過量子技術研發更高效率的熱機，突破傳統熱機的瓶頸，建立量子熱機工程，開發全新的量子熱機產品。

作者:張俊隆、張津魁從國際自動化展看智慧製造趨勢

智慧製造已是全球趨勢，包含德國Industrie 4.0、美國先進製造夥伴（Advanced Manufacturing Partnership, AMP）、中國製造2025、日本的日本製造業白皮書等。本文從國際智動化展覽：日本國際機器人展（iREX 2017），借此觀察國際的智慧製造全球趨勢。

作者:蔡銘浩、楊皓翔、連豊力機械手臂空間感知技術開發策略

執行固定空間軌跡的機械手臂已經不足以解決工件尺寸偏差在產線上造成的問題，因此開發具備空間感知的機械手臂已是業界刻不容緩的要務之一。為了使機械手臂可以接收到空間資訊，必需整合相關空間資訊感測裝置，例如：可取得轉軸位置的旋轉編碼器、可量測接觸力道的力量傳感器、可擷取空間影像的影像感應器與可精密測距的雷射追蹤儀等感測器。本文將分別敘述機械手臂加裝不同感測裝置所能產生的功用與效能。

作者:陳傳生、蕭擎宇、仲維德機械臂即時軌跡產生-以Delta Robot為例

本文開發一種即時軌跡產生演算法，能讓機械手臂動態狀態下，隨時接收新的目標命令，即時產生具有連續加速度的三階多項式運動軌跡。演算法可用於配備3D，視覺感測器的智慧機械人系統，上層控制器偵測到外部環境變化，而可立刻改變路徑，即時產生新軌跡。軌跡產生適用於任意初始速度與加速度狀態，並且可指定運動的最大速度，加速度與Jerk值，但目標狀態是靜止。運用本產生器於多自由度機械臂的運動控制時，可使各軸軌跡同時抵達目標點。新創的軌跡演算法，軌跡更新可在一個控制周期完成，達到即時反應。本演算法在自製的Delta機械臂，以虛擬模型模擬及實驗驗證其性能。透過model-based design，以電腦模型完成:開發演算法，模擬驗證，產生控制軟體和實驗測試的工作階段。

作者:葉立綸智慧機械技術與產業發展趨勢

作者:彭達仁、丁純乾、陳俊皓、黃淵勇六軸垂直關節型機器手臂之荷重變形引起的定位誤差研究

本文建立一種簡化機械手臂剛性模型以預測6軸垂直關節型機器手臂在荷重變形時所導致的定位誤差問題。此模型主要是將機械手臂所承受荷重時的變形量分為減速機承受扭矩所導致的角位移及手臂結構承受負載的懸臂變形來進行建立，並利用減速機本身具有方向性剛性表現的特性與手臂結構件進行整合簡化，並經由機械手臂實測值與ANSYS分析結果進行驗證以確保本方法的可行性及正確性。本剛性模型在預測承受荷重前後的重力方向的位移量的結果與實測值的差異可達到0.1mm以內。

作者:陳冠州、周琨祐劃線設備機台及其太陽電池製程應用之探討

十八世紀中業英國工業革命後，人類對於石油的依賴性劇增，石化能源的短缺將是人類可視的問題！太陽位於我們所在太陽系的核心，一直以來釋放著源源不絕的光能與熱能，其能量如此潔淨、無限量、無汙染等特性，均為人類開發替代能源不可或缺的基石，取之利用亦是解決能源危機的主要方法之一。

本篇探討太陽能電池製程刻劃設備之功能及其各設計模組，介紹並說明其製程應用的場合。

作者:陳冠州、周琨祐太陽能電池製程之劃線技術

1954年美國貝爾實驗室發表第一顆矽基太陽能電池以來，人類在太陽能電池上的研究發展歷經了非晶矽半導體、多晶矽半導體、單晶矽半導體、III-V族化合物半導體、II-VI族化合物半導體直到有機半導體染敏太陽能電池等；科技業對各個電池的研發均有著墨，重點在各型太陽能電池是否具量產的可能性，研發則強調其廣泛的太陽光譜吸收特性與光電轉換效率的提升。本篇將著重於2006年以來因為純矽基材短缺而相對受到重視的CIGS（銅銦鎵硒）薄膜化合物太陽能面板之絕緣劃線製程技術的介紹，使讀者能了解相關的製程技術，並簡介薄膜太陽能電池製程設備中極重要的絕緣劃線機制。

歷史雜誌