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研究生: 黃堂維
Tang-wei Huang
論文名稱: 利用幾何圖形推估真圓度演算法之探討
A study of the algorithms for the evaluation of circularity based on geometrical graphics
指導教授: 鄧昭瑞
Geo-Ry Tang
口試委員: 王勵群
L.T. Wang
修芳仲
Fang-Jung Shiou
唐永新
Yeong-Shin Tarng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 69
中文關鍵詞: 真圓度形狀誤差
外文關鍵詞: circularity, form error
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本研究的主旨,在探討數種以搜尋最小區域真圓度值為目標的演算法其間的差異。文中將先說明四種利用幾何圖形估算真圓度的演算方法,接著以電腦模擬產生不同類型的資料輸入,繼而執行各演算法推估真圓度值。經由觀察搜尋過程的效率、收斂的程度與結果精確度,瞭解各演算法的適用情形。資料的類型變化包含資料點的分佈範圍、分佈形式,資料點數目的多寡、搜尋的起點位置、誤差與半徑的比值等方式。此外,本研究同時利用數值分析中的牛頓法計算真圓度值,以建立共同參考的比較基準。


The objective of this research is to investigate several algorithms using geometrical graphics to evaluate circularity under the criteria of minimum zone circles. In this work, the detailed procedures of four different algorithms are studied first and the corresponding computation codes are written next. Then many groups of pseudo measurement data are generated through random functions. Finally, measurement data are input to codes and output circularity are examined. The comparisons among these four algorithms are based on computation speed, capability of convergence and accuracy of the results. The testing data cover different ranges, distributions, numbers, starting points of searching process, and ratios between the error and radius. In addition, the circularity estimated by a numerical analysis method is used as the benchmark for comparison.

摘 要 I Abstract II 誌謝 III 目 錄 IV 圖索引 VIII 表索引 XI 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧 2 1.3 研究方法 4 1.4 本文架構 4 第二章 真圓度之衡量 5 2.1 真圓度之量測方法 5 2.1.1 直徑法 5 2.1.2 半徑法 6 2.1.3 三點法 6 2.1.4 準確主軸法 7 2.1.5 座標量測法 8 2.2 真圓度之分析法則 8 2.2.1 最小平方圓法則 9 2.2.2 最大內切圓法則 11 2.2.3 最小外接圓法則 11 2.2.4 最小區域法則 12 第三章 推估真圓度演算法之比較 13 3.1 Pegna演算法 13 3.1.1 最近凡諾依圖形 13 3.1.2 圓心的調動方向 14 3.1.3 圓心的調動距離 17 3.1.4 真圓度演算 18 3.1.5 近似最近凡諾依圖形的觀念 23 3.2 Wang演算法 26 3.2.1 同心圓 26 3.2.2 最小扇形區域 27 3.2.3 特殊形式的資料點 28 3.2.4 圓心的調動方向 29 3.2.5 圓心調動的距離 31 3.2.6 演算流程 33 3.3 Li演算法 33 3.3.1 投影單位圓 33 3.3.2 圓心的調動方向 34 3.3.3 最佳解滿足的約束條件 39 3.4 Venkaiah演算法 40 3.4.1 凸多邊形( Convex Hull ) 40 3.4.2 等角圖( Equiangular Diagram ) 42 3.4.3 演算流程 46 第四章 電腦模擬與實例探討 48 4.1 模擬資料類型 48 4.2 精確度之比較基準 49 4.2.1 牛頓法原理與求解步驟 49 4.2.2 求解設定與比較基準 50 4.3 模擬結果 52 4.3.1 分佈範圍 52 4.3.2 分佈形式 55 4.3.3 資料點數 56 4.3.4 模擬組數 57 4.3.5 搜尋起點 58 4.3.6 量測與輪廓誤差 60 4.4 實例探討 61 4.4.1 實例一 61 4.4.2 實例二 62 第五章 結論與未來展望 65 參考文獻 67 作者簡介 69

【1】 American Society of Mechanical Engineers, Dimensioning and Tolerancing, ASME Y14.5M (1994).
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【19】 修芳仲編著,高等精密量測學課程補充講義。

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