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研究生: 莊書豪
Shu-Hao Chuang
論文名稱: 高解析度LCD桌上型積層製造之智慧拉力監控系統研究
Study of Smart Pulling Force Monitor for High Resolution LCD Desktop Additive Manufacturing System
指導教授: 蔡明忠
Ming-Jong Tsai
口試委員: 汪家昌
Jia-Chang Wang
鄭逸琳
Yih-Lin Cheng
郭永麟
Yong-Lin Kuo
蔡明忠
Ming-Jong Tsai
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 自動化及控制研究所
Graduate Institute of Automation and Control
論文出版年: 2019
畢業學年度: 107
語文別: 中文
論文頁數: 86
中文關鍵詞: 積層製造智慧製造光固化樹脂LCD荷重元離型力G code
外文關鍵詞: Additive manufacturing, Intelligent manufacturing, Photo-curing resins, LCD, Load cell, Pulling force, G code
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  • 現今商用光固化技術的列印系統,每層厚度是固定的,而每層成型軸拉升的速度也是相同的,將造成難以控制的離型力,無法保證有效率列印出工件。本研究以高解析度LCD之桌上型積層製造系統為基礎,探討下照式光固化機台在列印離型過程中拉力對物件成型的影響。
    本研究在成型軸上裝置荷重元,透過荷重元以及利用不同圖形面積與不同拉升速度的拉力實驗來探討列印離型上升過程中的離型力變化。本研究藉由讀取切層完畢的圖檔,計算出每一層光罩的面積,在藉由拉力實驗的結果來進行推論,透過算式計算出每一層合適的成型軸拉升速度,使得成型物件更有效率,產生出新的列印運動命令,並把影像傳送至高解析度LCD螢幕,最後搭配光固化樹脂與力感測器,用較短時間達到印製工件。本研究使用三種不同高度的圖形進行實際列印,發現可以減少約13%的列印時間。
    本研究也開發出一個拉力監控的程式,藉由拉升過程中拉力的感測,來判斷列印是否有異常發生,若是列印中發生異常的情況,監控系統會發送警報訊息給使用者,讓使用者可以即時的做處理,也可以經由攝影機線上觀看列印的成果。


    Nowadays, the printing system using photo curing technology has a fixed thickness per layer, and the speed is the same during the pulled up stage. It will result in uncontrollable pulling force and can’t print the object efficiently. First, this study investigates the influence of lifting speed and layer area on pulling force during the lifting process for a high-resolution LCD desktop additive manufacturing system with bottom-illumination source.
    In this study, a load cell is installed on the top of forming shaft for monitoring the pulling force of a built object during the lifting stage. With the load cell, the pulling force was measured with different graphic areas and different lifting speeds. The appropriate lifting speed of z-axis for each layer is calculated by a math model, which leads to efficiently build the molded object. Then a new printing G code will be generated, and the mask image will be transferred to the high-resolution LCD screen. Finally, the photo curing resin and the load cell will be used to achieve the printed workpiece in a short time. Finally, this study used three different heights of graphics for actual printing and found that it can reduce printing time about 13%.
    Then this study also develops a pulling force monitoring program which can judge whether the printing has an abnormality by using the pulling force during the lifting process. If the printing fails, the monitoring system will send an alarm message to the user. The user can deal with the situation immediately and can also view the printed results via the camera on web.

    摘要 I Abstract IV 致謝 V 目錄 VI 圖目錄 VIII 表目錄 XII 第一章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究動機與目的 3 1.3 研究方法 4 1.4 本文架構 5 第二章 文獻回顧與相關技術探討 6 2.1 3D列印發展介紹 6 2.2 光聚合固化成型技術介紹 8 2.3 LCD螢幕照射方式 11 2.4 拉應力特性分析探討 13 2.5 荷重元相關技術 18 2.5.1 應變計 19 2.5.2 惠斯登電橋 21 第三章 系統架構及研究方法 23 3.1 實驗方法 23 3.2 SLA-LCD機台系統架構 24 3.3 列印介面-Creation Workshop 28 3.4 光固化樹脂固化實驗 31 3.5 硬體感測器架構 32 3.5.1 Arduino控制板 32 3.5.2 荷重元(Load Cell) 34 3.5.3 重量感測放大器-HX711模組 36 3.6 拉力實驗 39 3.7 系統程式設計 41 3.7.1 Arduino程式撰寫 42 3.7.2 監控人機介面 43 第四章 實驗結果與結論 48 4.1 光固化樹脂基本參數 48 4.2 拉力實驗結果 49 4.3 人機介面實測 55 4.3.1 監控界面 55 4.3.2 圖檔處理和產生G code 58 4.4 系統整合測試 60 4.5 列印結果及比較 66 第五章 結論與未來發展方向 68 5.1 結論 68 5.2 未來發展方向 69 參考文獻 70

    [1] M. Mueller, S. Eddy, R. Geissbauer, B. Jaruzelski, Industrial Manufacturing Trends 2018-19, 2018; Available from: https://www.strategyand.pwc.com/trend/2018-manufacturing.
    [2] A. Hughes, Industry 4.0 is About More Than Data: 3D Printing in Manufacturing. 2017; Available from: https://goo.gl/EakCit.
    [3] Hideo Kodama, "Automatic method for fabricating a three dimensional plastic model with photo hardening polymer," Review of Scientific Instruments 52(11);1770 - 1773 · Dec.1981.
    [4] http://www.3dsystems.com/30-years-innovation
    [5] 3D systems , http://www.3dsystems.com/
    [6] 蔡明忠、張慶瑞," 電子式光罩快速原型系統控制介面設計之研究Research of Electronic mask-based rapid prototyping control interface design,” 第一屆海峽兩岸製造技術研討會, Taipei, pp.184-191, Jan. 18, 2000.
    [7] Deloitte, Estimated growth of the AM market. in 3D Printing Market OUTLOOK, 2016.
    [8] ASTM International - Standards Worldwide, http://www.astm.org/
    [9] Wohlers Associates,”Wohlers Report 2016”,https://wohlersassociates.com/press71.html.
    [10] 3D打印諮詢網.2015.http:www.centurier.com/article-5611-1.html.
    [11] 鄭正元、江卓培、林宗翰、林榮信、蔡明忠等,3D列印-積層製造技術與應用, ISBN:9789864634583, 2017年5月,全華圖書(06339)。
    [12] 高志宏,「應用特徵式光罩於快速原型系統之高精度度加工研究」碩士論文,臺灣科技大學,自動化及控制研究所,2005年。
    [13] 光固化機種分類與差別, https://www.feasun3d.com/archives/2017072001/
    [14] 中國機械工程學會增材製造技術分會,http://www.am-cmes.org.cn/technology/192.php
    [15] LCD螢幕結構,http://auo.com/single_page.php?sn=7。
    [16] 光連雙月刊,No. 95期,第37~41頁,2011。
    [17] 李惟聖,「DLP式液態快速原型系統之模糊控制研究」,碩士論文,臺灣科技大學,自動化及控制研究所,2005年。
    [18] 汪偉恩 「光罩式快速原型系統之灰預測模糊控制研究」 碩士論文,台灣科技大學,自動化及控制研究所,2001年。
    [19] 揭秘DLP如何實現高精度大尺寸列印,https://kknews.cc/zh-tw/tech/4k58bq.html, 2016-04-15
    [20] 睿騰創意有限公司-光固化3D印表機FEP膜 離型膜,https://www.rayteng.com.tw/product-description/product-3dm-07
    [21] 誰說3D列印玩不出新把戲?CLIP技術讓你極速狂印!,https://www.proguidescreen.com/?p=2207#prettyPhoto
    [22] 秤重感測器,http://taiwanarduino.blogspot.com/2014/08/blog-post.html
    [23] 應變規介紹,https://www.ni.com/zh-tw/innovations/white-papers/07/measuring-strain-with-strain-gages.html
    [24] 曹瑞凌,「船舶建造重量監控系統之研發」,碩士論文,國立中山大學,機械與機電工程學系,2005年。
    [25] 黃裕盛、王皇評、林士偉、詹凱振,「負荷元之設計與製作」,逢甲大學,自動控制工程學系專題製作專題論文,2003年。
    [26] 進行荷重元或壓力傳感器量測的方法,National Instruments Corporation,
    http://www.ni.com/tutorial/7138/zht/。
    [27] 自製3D印表機,https://diy3dp.pixnet.net/blog/post/72482294-repetier-firmware
    [28] 3DPW祥貿科技,http://www.3dprow.com
    [29] RAMPS1.4, https://reurl.cc/Eq7zv
    [30] Creation Workshop教學,https://reurl.cc/gg77z
    [31] Arduino 基本介紹,http://newsletter.ascc.sinica.edu.tw/news/read_news.php?nid=2782
    [32] 力通自動化科技有限公司,http://www.ffuba.com/front/bin/ptlist.phtml?Category=177729
    [33] 24-Bit Analog-to-Digital Converter (ADC) for Weigh Scales,https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/ForceFlex/hx711_english.pdf
    [34] Analog to Digital Converters模組介紹(HX711),http://taiwanarduino.blogspot.com/2014/08/analog-to-digital-convertershx711.html
    [35] PLX-DAQ for Excel, http://jjpaid.blogspot.com/2017/12/plx-daq-excelarduino.html
    [36] 程式設計俱樂部,如何在圖檔中計算圈選項目獲特定顏色所站像素或面積大小,http://www.programmer-club.com.tw/ShowSameTitleN/imageprocess/1562.html

    [37] A visual guide to dynamic lift speeds in Nanodlp,http://www.lennesblog.de/2017/12/03/a-visual-guide-to-dynamic-lift-speeds-in-nanodlp/

    無法下載圖示 全文公開日期 2024/08/19 (校內網路)
    全文公開日期 2024/08/19 (校外網路)
    全文公開日期 2024/08/19 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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