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研究生: 蔡岳龍
Yueh-lung Tsai
論文名稱: 影像處理系統輔助微銑刀銑削黃銅之磨耗檢測
An image processing system for wear inspection of a micro-mill for milling brass
指導教授: 修芳仲
Fang-Jung Shiou
口試委員: 曾垂拱
Chwei-Goong Tseng
李維楨
Wei-chen Lee
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: 87
中文關鍵詞: 微銑削刀腹磨耗磨耗面積影像處理量測多值化
外文關鍵詞: Micro-mill, flank wear, wear area, image processing measurement, moment-preserving method
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  • 本研究目的以直徑0.5mm微銑刀經銑削黃銅後的加工表面粗糙度為最小做品質特性,以田口實驗分析來得到最佳銑削參數。並以最佳參數銑削黃銅,探討微銑刀之磨耗行為。本研究亦開發一微銑刀之磨耗量測系統,量測系統乃藉由工具顯微鏡搭配CCD影像處理系統,並結合PC撰寫分析軟體,計算出刀腹之磨耗面積,找出加工面積與刀腹磨耗面積之關係,建立一磨耗曲線。
    本研究首先完成微銑刀夾具之設計與製造,可將銑刀刀腹面旋轉呈水平狀態,以便量測其真實磨耗面積。另外,藉由控制工具顯微鏡本身的同軸光源強度,可清楚顯示出微銑刀刀腹面之特徵,以便於進行影像處理與分析。在影像處理方面,本研究使用National Instruments公司提供的LabVIEW 8.2.1程式開發軟體撰寫一影像處理量測系統介面,將影像做濾波、多值化等處理,以計算微銑刀的實際刀腹磨耗面積。
    由田口L9的直交表實驗後,可以得知最佳微銑切黃銅之參數組合為:刀間距0.015 mm、主軸轉速60,000 rpm、進給量200 mm/min與每次切深0.036 mm。另外,為了分析微銑刀銑削壽命,本研究以此最佳參數來銑削固定體積後,輔以影像處理量測系統來建立刀腹磨耗壽命曲線圖。


    The objective of this research is to determine the optimal combination of micro-milling parameters for milling brass using Taguchi’s experimental method, so that the surface roughness is minimal. An image processing measurement system used to measure of flank wear area of a micro-mill with diameters of 0.5 mm has also been developed by integrating a CCD camera with a toolmaker microscope and a PC. The design and manufacture of a micro-mill holder was first accomplished in this study. By controlling adequately the illumination of the toolmaker microscope using the coaxial lighting device, a good flank image of a micro-mill was obtained, which was clamped in the micro-mill holder and adjusted to horizontal position. An image processing software, written with Labview language, was also developed to carry out the image preprocessing, such as filtering, moment-preserving method, calculation of the wear area, etc. Based on the Taguchi’s L9 matrix experimental results, the analysis of variation (ANOVA), the optimal micro-milling parameters on milling the brass are the combination of the stepover of 0.015 mm, spindle speed of 60,000 rpm, feed of 200 mm/min,and depth of cut of 0.036 mm. Applying the optimal micro-milling parameters to mill the brass under constant material removal rate, a tool wear curve of a micro-mill was constructed by measuring the wear area of the micro-mill using the developed image processing measurement system.

    中文摘要 III Abstract II 目錄 IV 圖索引 VIII 表索引 XIII 表索引 XIII 第一章 緒 論 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧 2 1.2.1 刀具壽命 2 1.2.2 端銑刀之刀腹磨耗量測: 4 1.2.3 銑削加工實驗 5 1.2.4 影像處理之量測: 9 1.3 研究動機及目的 10 1.4 研究方法與論文架構 10 第二章 影像處理相關技術 15 2.1 數位影像處理之基本概念 15 2.2 系統整合軟體 17 2.3 影像前置處理 18 2.3.1 遮罩之摺積 (convolution) 運算 19 2.3.2 平滑化濾波器 20 2.3.3 二值化處理(Thresholding)[13] 22 2.4 機器視覺檢測工具 24 2.4.1 邊緣檢測(Edge Detection) 24 第三章 田口實驗計劃法 29 3.1 前言 29 3.2田口實驗計畫法簡介[19] 29 3.3參數設計(Parameter design) [20,21,22,23] 30 3.4參數的分類[20] 31 3.4.1 信號因子(Signal factor) 32 3.4.2 干擾因子(Noise factor) 32 3.4.3 可控因子(Control factor) 33 3.5 選擇適當之直交表 33 3.6信號雜訊比(Signal to noise ratio)[20,22] 35 3.7變異數分析[20,22] 36 3.8 F分佈(F Distribution)[24,25] 38 3.9預測最佳設計下的品質特性[22] 40 第四章 實驗設備與儀器 42 4.1 影像處理量測系統 42 4.1.1 光源系統 43 4.1.2 取像系統 44 4.1.3 微銑刀夾具 46 4.2 高速微銑削加工機設備 46 4.2.1 氣壓供給系統 49 4.3 微銑刀具及加工材料 51 4.4 量測比對設備 52 第五章 實驗規劃與量測方法 54 5.1 實驗規劃 54 5.1.1微銑削之準備事項 55 5.1.1.1 校正高速主軸是否垂直於XY工作平面 55 5.1.1.2 校正虎鉗平台是否水平垂直於XY工作平面 55 5.1.1.3 節省時間用傳統CNC先做好精銑六面體 56 5.1.2 田口實驗 56 5.2 影像量測系統磨耗面積量測 59 5.2.1 本研究之刀腹磨耗面積定義量測方法 60 5.2.2 影像校正 60 5.2.3 圓棒校正 63 5.2.4 本影像量測系統流程 63 5.2.4 微銑刀磨耗之檢測方法: 65 第六章 量測結果與分析 69 6.1 微銑刀加工後表面粗糙度之分析實驗 69 6.2 驗證實驗 71 第七章  結論與未來展望 74 7.1 結論 74 7.2 未來展望 74 參考文獻 76 附錄一 80 附錄二 82 附錄三 84 附錄四 85 附錄五 87 作者簡介 89

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    無法下載圖示 全文公開日期 2014/02/05 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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