積層製造 PC_Based 五軸CNC控制器之實現｜國立清華大學博碩士論文庫

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研究生：	鄭宇珣 Cheng, Yu-Hsun
論文名稱：	積層製造 PC_Based 五軸CNC控制器之實現 Additive Manufacturing of PC_Based Five Axis Machine Tools
指導教授：	陳建祥 Chen, Jian-Shiang
口試委員:	曹哲之 Tsao, Che-Chih 林明璋 Lin, Ming-Chang
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 動力機械工程學系 Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年：	2017
畢業學年度：	105
語文別：	中文
論文頁數：	71
中文關鍵詞：	積層製造、伺服馬達控制、PC_Based 、五軸CNC 、正向運動學、彈性佈料
外文關鍵詞：	Five Axis Machine Tools, PC_Based, Dispensing ribbon-shaped material, D-H Convention
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本文研究為科技部工程司積層製造跨領域專案計畫「彈性變向佈料高速3D 成形技術」之下的子計畫。此技術的特點為帶狀出料，以及沿著3D製件表面的切線方向佈料，此方法能增加出料速度，以及改善製件表面的光滑度。本文目的是配合此專案計畫做出PC_Based 五軸工具機的控制器。由於此計畫的佈料方式較為特殊，故需特殊設計一個控制器，根據此五軸工具機的機構轉換以及此佈料頭的形狀來做座標轉換及插補計算。並且使用直流伺服馬達，進行回授控制，使機器工作的更快速、準確。

The purpose of this project is to design a faster and more precise control system for the 3D printer designed in the "High Speed Flexible 3D Freedom Technique" program.This project is the sub-project of the “High Speed Flexible 3D Freeform Technique” program of the Ministry of Science and Technology. Some characteristics of "High Speed Flexible 3D Freedom Technique" include dispensing ribbon-shaped materials and forming these materials along the trajectory tangent to create manufacturing parts. In Chang's thesis " High Speed Flexible 3D Freeform Technique: Material Dispensing System and Process Development for Thermoplastics ", this method is known to improve the dispensing speed
and the superficial flatness of the product.

目錄
摘要    i
Abstract    ii
目錄    iii
圖目錄    v
表目錄    vii
第一章    五軸運動控制器系統概述    1
1 背景與研究動機    1
2 文獻回顧    2
3 本文架構    3
第二章    五軸運動控制器系統概述    4
1 問題概述    4
1.1 數值控制工具機介紹    4
1.2 五軸工具機介紹    4
1.3 問題描述    5
2 控制器軟體架構[7]    6
2.1 人機介面(Man-Machine Interface)[7]    7
2.2 插補器(Interpolator)[2]    7
2.3 位置控制迴路(Position Control Loop)[7][9]    8
3 機構轉換    9
3.1 座標轉換[10]    9
3.2 五軸工具機座標轉換    12
3.3五軸工具機運動學[10][11]    15
3.3 佈料頭傾斜機構轉換計算    19
第三章 實驗方法    21
1 後處理簡介[13]    21
2 工具機的誤差源[14]    21
3 誤差模型的建立[15]    21
3.1 線性軸和旋轉軸的誤差矩陣[15][16]    21
3.2 五軸工具機的誤差矩陣[15][16]    24
3.3刀具指向誤差[13]    25
第四章 實驗系統架構    27
1 硬體架構    27
2 硬體設備介紹    28
2.1 無刷伺服馬達及編碼器    28
2.2 無刷伺服馬達驅動器[19]    29
2.3 步進馬達與馬達驅動器    30
2.3 運動控制卡[9]    31
2.4 Sherline銑床及分度盤[20]    33
3 佈料系統    34
3.1 電烙鐵系統[21]    34
3.2 佈料頭馬達控制系統[22]    36
第五章    實驗結果與討論    39
1 實驗一:無刷伺服馬達位置PI控制    39
2 實驗二:工具機運動控制    45
3 實驗三:佈料頭傾斜角設定測試    52
3.1 佈料頭傾斜角45°走外輪廓實驗    53
3.2 佈料頭傾斜角60°走外輪廓實驗    58
4 實驗四:伺服和步進混合系統與佈料系統整合實驗    63
5 討論    64
第六章    本文貢獻與未來發展建議    67
1 本文貢獻    67
2 未來發展建議    67
參考文獻    69


                                

參考文獻
[1] 莊富安(2014年5月12日),MIT五軸加工機遍地開花。
http://www.chinatimes.com/newspapers/20140512000249-260210。
[2] 中南科技大學(2016年),數控機床在線課程平台,
http://netclass.csu.edu.cn/NCourse/hep032/chapter3/part4_1.htm。
[3] R.-S. Lee, C.-H She,“Developing a Postprocessor for Three Types of Five-Axis Machine Tools,”The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol.13, Issue 9, September 1997, pp 658–665.
[4] A.K.Srivastava ,S.C. Veldhuis, M.A. Elbestawit ,”Modelling geometric and thermal errors in a five-axis cnc machine tool,”International Journal of Machine Tools and Manufacture,Vol.35 ,No 9.,September 1995, pp.1321-1337.
[5] R.MD.Mahbubur , J.Heikkala, K.Lappalainen,
J.A.Karjalainen,”Positioning accuracy improvement in five-axis
milling by post processing,”International Journal of Machine
Tools and Manufacture,Vol.37,No2, February 1997, pp.223-236.
[6] 徐永源, 五軸CNC工具機之精度量測及幾何誤差補償,國立清華大學動力機械所,2002年8月
[7] 機電整合程式設計講義, 清華大學電腦數值控制實驗室,雷衛台,2015年。
[8] S.C. Lin ,”Introduction CNC of Chaper 1,”in Computer
Numerical Control, Gau Lih Book Co.,1999, pp.2-4.
[9] 工業技術研究院(2015年),EPCIO-6000 PCI介面泛用型運動控制卡,
https://www.epcio.com.tw/product/EPCIO-6000.aspx。
[10] 鄒震贏,應用OpenGL於五軸虛擬工具機系統之發展,碩士論文,國立成功大
學機械工程研究所,2006年7月.
[11] 張奇志,周亞麗,”第3.5章空間機械臂連桿座標系選擇”,
機器人學簡明教程,西安大學出版社,2013年4月,pp.30-36。
[12] Quora(December 2016),Robotics: What is the best resource to understand Denavit–Hartenberg parameters? , https://www.quora.com/Robotics-What-is-the-best-resource-to-understand-Denavit%E2%80%93Hartenberg-parameters.
[13] 林聰德,Linear and Circular Interpolation of Five-axis NC Tools Path,博士論文,國立台灣科技大學機械工程學系,2013年7月。
[14] 王靖霈,三軸工具機誤差分析及量測,碩士論文,國立成功大學機械工程學系，2002年6月。
[15] 王信舜,建立五軸工具機誤差補償機制之後處理器,碩士論文,中華大學機械與航太工程研究所,2005年7月。
[16] A. Slocum ,“Precision Machine Design: Macromachine Design Philosophy and its Applicability to the Design of Micromachines,”IEEE Micro Electro Mechanical Systems , February 4-7, 1992 ,pp.37-42.
[17] Automation Technology(2017), DC Brushless Motor KL23BLS-115,
http://www.automationtechnologiesinc.com/products-page/dc-
brushless-motor/kl23bls-series-11.
[18] Honest Sensor(2017年) , 軸孔型編碼器HS50A,
http://tw.honestsensor.com.tw/pdf/HS50A_tw.pdf。
[19] Chyenden(2016年) ,DC 無刷速控馬達驅動器 , http://www.chyenden.com.tw/product_b3-3.html。
[20] Sherline(2016年),Prouduct,http://sherline.com/。
[21] 佩斯科技股份有限公司(2017年),電烙鐵系統 ,
https://www.paceworldwide.com/products/soldering-
stations/digital-control-soldering-systems/st-50-digital-
soldering-station-with-td100。
[22] 3D列印機台操作手冊, 清華大學創新工程系統設計開發實驗
室,林霈穎,2017年。
[23] 張育誠,混合並聯式五軸工具機PC-Based CNC系統設計與實現,碩士論文,
國立成功大學製造工程研究所,2003年6月。
[24] PLC World(2017年),三大控制系統，DCS、PLC、PC_Based ,
https://vkinngworld.blogspot.tw/p/dcsplcpc-based.html。
[25] 張禾炘, 彈性變向佈料高速3D成形技術:熱塑型塑膠佈料系統與製程開發
,碩士論文,清華大學動力機械研究所,2017年7月。
[26] Yong Chen, Chi Zhou and Jingyuan Lao,“A layerless additive manufacturing process based on CNC accumulation ,” Daniel J. Epstein Department of Industrial and Systems Engineering, University of Southern California , 2010.

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