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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:歐峰銘工具機熱誤差抑制與補償技術

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:林如錚、邱俊誠應用於雷射振鏡掃描畸變補償之系統控制設計

現今電子產品為求外型輕小，許多電子產品之製造上都會透過雷射加工技術進行相關製造，因此已逐漸取代傳統機械加工方式。但是由於系統中包含了光學透鏡與轉動掃瞄振鏡等非線性元件，因此產生了許多的畸變失真的問題。為了解決畸變失真的問題，本研究針對雷射掃瞄系統之畸變理論進行分析，透過振鏡系統動態方程式的推導與系統判別的方式完成系統轉移函數，進而設計適當之控制器以抑制產生的桶形或是枕形畸變。其中為了進行系統鑑別，本研究使用PSD（Position Sensing Diode）元件建構一個雷射訊號動態量測系統，用以偵測雷射振鏡系統的動態特性，進而求取系統轉移函數的相關係數，建構完整系統模型。

作者:方天青多軸工具機精度檢測與補償

歐洲工具機產業吹起一股數位設計工具機（Digital machine）風潮，嘗試大幅度縮減工具機製程的時程與成本。然而，不論如何縮減設計、製造、組裝的時程，精度檢測仍舊是不可避免的鑑定門檻，甚至，在走向數位設計的趨勢底下，精度檢測成了品質把關的關鍵技術。

精密機械研究發展中心一直致力於工具機檢測，三年前開始投入五軸工具機檢測領域，至今，已發展出一套完整的檢驗流程與合理的補償程序。多軸工具機並非三軸加裝旋轉軸就可以賣的商品，但也不是多麼高深無法理解的技術，本文將針對五軸工具機檢測技術進行整體說明。

作者:范光照、王志雄、王綜漢內藏式阿貝誤差補償系統：誤差補償器研製

數控工具機的位置回授控制均是採用位移感測器（光學尺或編碼器）的單感測系統，但是其位移感測器所裝置處的量測軸線永遠無法和切削刀具在加工空間的運動軸線同軸。眾所周知，各軸移動時具有基本的六自由度幾何誤差（三線性及三角度），其中偏角誤差更會因阿貝原理而放大，因此阿貝誤差是工具機定位誤差來源中主要的成因。

本研究利用微型自動視準儀偵測運動平台的俯仰度（pitch）、偏搖度（yaw）。另外，利用兩個四象限感測器配合角藕稜鏡，製作可量測兩維直線度及滾動度（roll）誤差之感測器，上述可整合成一套同時量測三角度（pitch、yaw、roll）量測系統。

因此本研究的阿貝誤差補償系統將結合現有NC控制器的單感測系統以及自製的多角度感測器組成多感測回饋補償系統（Multi-sensor feed-back compensation system），即時量測運動平台之偏角誤差與阿貝偏位量，從而可動態補償工具機的阿貝誤差。本研究以立式三軸工具機為對象，依此結構配置、位置回授方式（光學尺）、阿貝誤差，推導體積誤差公式，針對PC-based控制器發展阿貝誤差補償器，透過原點漂移的方式補償阿貝誤差。本系統可建立於PC-based控制器內，使得數控工具機具有內藏式阿貝誤差補償系統的功能。

實驗結果可知，以光學尺作位置回授，其定位誤差主要是阿貝誤差造成，經過阿貝誤差補償器的補償後，其定位誤差可有效提升80%以上，工具機的精度可大幅改善。

作者:廖鴻圖、邱孟佑、陳育亮、陳怡彰、陳宥名工具機嵌入式發展平台

本研究主要目的乃利用嵌入式系統（Embedded System）硬體平台進行工具機自主技術開發的測試與驗證，藉由此嵌入式系統、「內藏式阿貝誤差補償系統」與「CNC控制器」等整合之綜效，達到產出工具機控制器與嵌入式開發平台之整合驗證。在本研究中，將以目前日趨成熟的嵌入式系統平台結合上述兩項研究成果與技術進行:（1）嵌入式技術導入CNC控制器與後端管理規劃；（2）嵌入式阿貝補償器與工具機平台進行驗證測試等之研究。同時經由本計畫的研究施作，亦將可獲得後端監控管理平台之初步規劃與雛形驗證。本計畫之具體完成目標計有：（1）整合測試環境建立、（2）嵌入式阿貝補償器測試與驗證、與（3）完成普及型高精度控制器整合驗證測試。

作者:陳繼棠、陳建文、陳俊賢應用新型雷射測距校正方法於提升Roll-to-Roll量測運動平台準確度

隨著Roll-to-Roll（R2R）製程技術的精進，提升了R2R製程薄膜檢測與量測精度的需求。R2R製程薄膜的檢測與量測，主要是利用二維缺陷影像檢測技術與三維形貌量測技術來完成。方法上先透過二維影像檢測系統，將薄膜缺陷位置標記出來，再使用三維形貌量測系統，量測出薄膜缺陷的尺寸。然而二維影像檢測系統與三維形貌量測系統必須映射至同一座標系，三維系統才能準確定位至缺陷位置。定位準確度的優劣決定於運動平台的系統結構，而運動平台系統結構的優劣，又取決於移動軸的準確度。因此移動軸準確度的校正，將是提升整體R2R系統量測定位精度的關鍵，本研究即是找尋此移動軸準確度校正的方法。

此實驗是利用惠普（HP）的雷射測距儀、幾何機構件與反射鏡組，做為移動軸準確度校正的基礎工具。針對干涉光軸與移動軸行程間的平行度，定義出一套調整方法；此校正方法還考慮不同溫度與濕度環境的空氣介質，對雷射光所產生的影響因素。最後可到計算出一組移動軸補償表，藉由此補償表可以提升R2R系統量測定位精度，實驗結果並將呈現在論文中。

作者:蘇賢修、張燦勳、蔡盛祺正齒輪齒形彈性補償冷鍛分流成形模擬分析

本研究提出一道次冷間鍛造分流成形來製作正齒輪。與傳統機械加工法中銑削、刨削，輪磨等製作程序相比，由於鍛造齒輪於齒形部位不需要作進一步的切割，因此可降低製造成本。採以上下沖頭複動化鍛造降低成形負荷，且利於齒形充填成形。在冷間鍛造變形模式中，材料受模具擠壓變形時，模具與材料接觸的表面受壓應力影響，輪廓產生彈性變形，齒輪鍛件成形後脫模，因應力釋放效應，促使齒形產生回彈變形，以上兩項彈性變形量將對鍛造齒輪的齒形精度及尺寸造成影響。針對冷間鍛造正齒輪提出齒形補償設計方法，考量預先設計之模穴齒形彈性變形量及鍛件齒形回彈量，以非標準漸開線修正齒形輪廓補償齒形彈性變形量，使鍛件脫模後能自動回復至標準漸開線輪廓。應用有限元素分析軟體DEFORM 3D來評估所提出的模具外形設計及模擬分流成形製程。由成形模擬分析結果可知本文所提出的齒形彈性補償法能成功預測成形過程所造成的彈性變形量，並完成齒形輪廓修整。再者，期望本文在產業及理論研究上，均能協助提升正齒輪的冷鍛近淨形技術。

作者:陳偉仁、鄭穎聰、簡瑞廷、蔡元勛、林惠萍、陳明源應用模流分析協助大角度光學鏡片模具設計之研究

本研究主要是應用模流分析輔助大角度光學鏡片模具之優化設計。運用模流分析軟體於模具設計階段即進行最佳化設計，輔助模具的流道、水路及澆口設計，並運用田口實驗設計法探討不同之模具溫度、塑料溫度及保壓壓力等射出參數因子之交互作用，由於大角度光學鏡片之斜率達60度以上且產品厚薄比不均，成型後若產生嚴重收縮翹曲變形將影響鏡片之光學性質，故本研究之另一重點為鏡片Z軸向（厚度方向）的收縮誤差補償回饋，即應用模流分析預測成品收縮值後進行成品輪廓之回饋設

作者:陳繼棠、陳建文、陳俊賢應用雷射量測方法於校正線掃描量測儀運動軸準確度

線掃描量測儀依據待測物的需求，會有不同的量測機構設計；但就大尺寸待測物而言，線掃描量測儀運動軸機構的精確度需求較高。因為線掃描量測儀需要靠運動軸的移動，才可以完成大尺寸範圍的量測。

本研究將對如何校正線掃描量測儀運動軸精確度的問題，定義出一套調整方法，包含運動軸的平面度與直線度調整機制。此實驗利用安捷倫的雷射測距儀、幾何機構件與雷射專用鏡片組，做為雷射量測方法的基礎工具；此量測方法還考慮不同溫度與濕度環境的空氣介質，調整適當的雷射參數，研究結果將呈現在論文中。

作者:陳文芳CNC內嵌式熱變形補償技術研究

現代工業的不斷發展，使得製造業對機械產品的要求愈來愈高，機械零件的精度取決於機台的加工精度，因此提高機台的加工精度顯得尤其重要。機台的誤差主要有幾何誤差、熱誤差和切削力誤差等，其中熱誤差佔機台總誤差的40％～70％左右，熱誤差是影響機械精度最重要的因素之一，機台內部和外部的熱源的熱干擾導致機台的熱變形。工具機高精度化的關鍵技術主要在於熱變位誤差的控制。在進行切削時，因熱效應造成機體之膨脹或刀具熱伸長而形成了熱變位，此一效應造成刀具與工件的相對應位置發生變化，而引起加工尺寸或形狀的偏差。傳統的改善方法有使用絕熱材料、熱平衡設計及加裝冷卻裝置等，雖然成效不錯，卻也大幅增加製造成本。而且研發花費時間較長，相對的喪失了快速與彈性之競爭力。因此溫升熱補償控制技術，也就是以軟體及控制模組來進行補償改善。此種方式可大幅縮短熱變位誤差改善的研發時程，更可因應多樣化、專用產品精度的要求，提昇產品品質與國際市場之競爭力，並可增加機台之附加價值。

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