廖運炫臺灣大學：機械工程學研究所劉韋承Liu, Wei-ChengWei-ChengLiu2007-11-282018-06-282007-11-282018-06-282006http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/61219本論文利用電容附加在探針上的觀念，以及輔以旋轉平台與程式做點資料的轉換，發展一套微孔輪廓量測系統，進而可以量測具有高深寬比特徵的微孔洞並演算其各層的真圓度。先以1級塊規驗證量測系統的重現性誤差達到±0.78μm ，再量測塊規之水平與垂直輪廓，所得到真直度誤差為1μm，達到最大量測深度為15mm。最後成功量測Φ1.0mm，深度10mm的微孔，描繪出微孔全輪廓，也計算出每1mm深度的截面真圓度和軸心偏斜度。A system for measuring the profile of a microhole is developed. The principle of capacitance is adopted and a device to sense the variation of capacitance when the probe touches the workpiece is designed. With the aid of the rotation stage, positions around the contour can be measured. The measured coordinates are transformed by an algorithm proposed in this paper. The developed system is capable of measuring the interior profile of a high aspect ratio microhole, and caculating its roundness. The estimated repeatability around ±0.78μm is obtained by measuring the grade A gauge block. The maximum depth of a Φ1.0mmmicro-hole that can be measured is 15mm. A Φ1.0mm microhole of 10mm depth was successfully measured and its interior profile was described. Moreover, the roundness of each cross-section at every 1 mm depth increment and the inclination of axis of the micro-hole were calculated.摘要 I Abstract II 目錄 III 圖目錄 V 表目錄 IX 符號對照表 X 第一章 緒論 1 1-1 研究動機 1 1-2 文獻回顧 2 1-3 研究目的與方法 7 1-4 論文架構 8 第二章 原理介紹 9 2-1 電容感測原理 9 2-1-1 電容原理 9 2-1-2 電容感測之轉換元件 10 2-1-3 電容感測之感測電路 14 2-1-4 雜訊干擾防制 18 2-2 幾何形狀工差 29 2-2-1 幾何工差及定義 29 2-2-2 形狀公差之演算法探討 33 第三章 量測設備與量測方法 37 3-1 感測電路 37 3-1-1 555無穩態電路 38 3-1-2 雜訊防制 39 3-2 波型處理程式 43 3-2-1 LabVIEW程式設計 44 3-3 量測探針設計 49 3-3-1 探針形狀探討 49 3-3-2 探針之製造流程 53 3-4 旋轉與移動量測平台 55 3-5 量測數據擷取方法 57 第四章 量測機制與點資料後處理 59 4-1 探針與旋轉平台量測機制 59 4-2 旋轉軸量測與電容感測誤差處理 62 4-3 真圓度演算法 66 4-3-1 最小平方圓法（Least Squares Method） 66 4-3-2 最小外接圓法（Minimum Circumscribe Method） 67 4-3-3 最大內切圓法（Minimum Inscribe Method） 68 4-3-4 最小環帶圓法（Minimum Zone Circle） 68 4-3-5 決定圓柱軸心的方法 72 第五章 實驗驗證方法與結果 74 5-1 實驗驗證方法 74 5-1-1 系統重現性估算 74 5-1-2 塊規水平與垂直輪廓量測 75 5-1-3 旋轉軸量測 76 5-1-4 圓輪廓量測驗證 77 5-1-5 微孔輪廓量測 78 5-2 實驗結果 79 5-2-1 系統重現性估算結果 79 5-2-2 塊規水平輪廓量測結果 80 5-2-3 塊規垂直輪廓量測結果 81 5-2-3 旋轉軸量測結果 82 5-2-4 圓輪廓量測驗證結果 82 5-2-5 微孔輪廓量測結果 83 第六章 結論與未來展望 85 6-1 結論 85 6-2 未來展望 86 參考文獻 87 附錄A 最小平方和方法估算真直度 90 A-1 估算原理 90 A-2 塊規水平輪廓之真直度誤差估算 91 A-3 塊規垂直輪廓之真直度誤差估算 92 附錄B 孔徑1mm金屬孔各截面之真圓度 93 作者簡歷 1095535379 bytesapplication/pdfen-US微孔量測高深寬比電容感測Microhole measuring systemHigh aspect ratioCapacitance-sencingthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/61219/1/ntu-95-R93522722-1.pdf