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五軸精度量測的世界第一【專訪國立虎尾科技大學 覺文郁校長】

摘要"

初夏的早晨,機械新刊採訪團隊造訪了位於雲林的國立虎尾科技大學。才剛剛跨入精密機械技術研發中心(Precision Machine Center),映入眼簾的,是三台高等級的多軸加工機,以及著名的發那科黃色機器手臂。

關鍵詞:五軸精度量測、國立虎尾科技大學、工業4.0、工具機多軸量測、多軸加工機、智慧機上盒、覺文郁

覺文郁 校長

 

「這簡直就是一座工業4.0等級的小工廠!」,訪客們驚嘆著。多年來把所有精力貢獻給虎尾科技大學,可說是催生這一切的靈魂人物 – 覺文郁校長,在一旁熱心地為我們解說著學校裡建置這些設備的意義。「虎科大研究工具機多軸量測的技術,已經超過三十年,我們不只是做學術研究,虎科大所研發的量測技術,早已實際貢獻給產業,我們實實在在的為台灣的工具機業者解決機台精度量測以及補償的問題。到目前為止,我們量測過的多軸機已經超過30,000台次,我們所研發的光學量測技術,也已服務超過100家廠商!」覺校長指著現場的設備說:「這些機台及機器手臂,讓我們研究團隊得以在校園裡就擁有加工現場般的實戰場,在這裡模擬廠商的問題,在這裡就找到最好的解決方案。」

 

LASER R-TEST 五軸光學式檢測系統


虎科大所研發的五軸光學式檢測系統(A Multi-functional Optical Non-contact Five Axis Machine Tool’s Calibration System)被命名為LASER R-TEST,簡稱LRT。系統是由「感測頭模組」與「玻璃球座模組」所組成。在感測頭模組裡,有兩組在同一平面上相互成90度的雷射光發射器及光學感測器。進行量測時,感測頭模組多被安裝與主軸上,也就是刀具的位置。而玻璃球座模組,是由一個半徑5mm的玻璃球、一支Z字形的支撐桿以及一個可精密微調空間位置的平台所組成。進行量測時,玻璃球座模組多被架設於被加工物所在的第四第五軸平台上。量測前,將玻璃球精準安置於兩道雷射光交叉的位置,雷射光經過玻璃球的聚焦作用,成為極細小的光點投射在光感測器上,使主軸與四五軸,也就是刀具與被加工物的相對位置得以被量測。此系統的解析度0.05 Micro Meter、系統精度0.5 Micro Meter、工作範圍 +- 100 Micro Meter、訊號擷取頻率1-40 KHz。

 

LASER R-TEST 行動手提箱

 

智慧機上盒

 

雲端系統之操作畫面


覺校長告訴機械新刊,全世界如LASER R-TEST做如此般高精度刀尖點量測,並利用動態及靜態檢測,為工具機做AC軸空間定位補償、XYZ軸背隙補償、主軸熱伸長補償的系統,就只有一個,就在國立虎尾科技大學。因此這技術也順利取得台灣、美國、歐盟、日本、中國大陸等各區域的專利。校長自信的說:「我們的研發成果,絕對是打國際盃!世界上沒有其他地方有這種技術,德國阿亨理工大學、日本神戶大學及廣島大學都對此研究非常有興趣。在產業界,日本及德國的一級工具機大廠,都陸續向我們招手,他們知道,這套精密量測的技術,可以在研發上,幫助他們提升多軸加工機的精度。甚至在未來,將LASER R-TEST成為高階機台的標準配備存放於刀具庫內,實現定期自動量測及補償,讓機台隨時保持在最佳狀態。台灣工具機領域的技術返輸出到德國、日本,也許這是頭一遭。」說著說著,覺校長拿出手機,「你看,我的學生昨天才從日本傳這張照片給我,這是在日本前三大多軸加工機廠商的原廠內測試的紀錄!」他接著補充:「我們透過國外的力量,正積極把這技術推入五軸工具機量測的國際ISO規範。」除了檢測儀器,虎科大的研究團隊也投入了能實現雲端監控,甚至雲端呼叫精度校正等技術的軟硬體的開發,發展出了智慧機上盒(Smart Machine Box)。無論是LASER R-TEST系統或智慧機上盒,皆能與西門子、三菱電機、發那科、海德漢、工研院控制器等80%以上國內外著名工具機控制器廠商的產品自由連結。

 

精密機械技術研發中心之堅強團隊


訪談最後,覺校長帶我們走入校長室,滿滿的獎狀和獎盃令人驚嘆。科技部傑出研究獎、國家發明獎金牌、日本工作機械技術振興財團論文賞,還有與總統等許多重量級人物的合照。介紹完一項項輝煌的成績,他坐下喝了口茶,感性的說:「這些,都不是我一個人可以完成的。我心裡非常感謝一路以來不斷支持我研究的經濟部技術處、科技部、教育部、臺灣機械公會、工具機公會、工具機行業的廠商們,當然還有虎尾科技大學以及研究團隊。」對於此技術未來的發展,他說:「不忘初衷!我要藉由此技術的不斷提升,幫助台灣的工具機業者機台走向高精度及智慧化,提升競爭力,讓台灣機台在世界的舞台上發光發熱。同時,因為我們走在技術尖端,了解產業的瓶頸,所以對於人材培育也掌握了正確的方向。國立虎尾科技大學,一定要為台灣機械產業培養出最佳人材!」

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