臺灣博碩士論文加值系統

本研究建立於協助傳統竹藝品製造商，目標著重於開發自動化竹牙刷柄生產設備，到目前為止國內相關產業還是採人工的方式來製造，加工過程是採用傳統機械設備來做單一固定靠模仿型的方式，製造商為了解決製程耗時又費工，且產量及品質不穩定，而造成產品供不應求的問題，所以針對提升製程設備自動化來減少大量人工作業模式，並且導入後端智機化的人機技術，建立生產管理來整合製作過程的即時監測數據資料。
本研究在開發一台具人機監測生產管理的自動化竹牙刷柄製程設備，內容包含自動進料系統、送料夾爪系統、交換夾持系統、雙主軸龍門系統及防塵外罩等所組成，而電控系統是由新代控制器來做控制二軸加工的過程，此設備最高產能可達4PCS/分，整天運作可生產約一千五百支左右；另外在製程設備運作過程導入人機生產資料記錄，由圖形化程式語言LabVIEW撰寫通訊程式與人機監測介面系統，透過RS-485通訊介面來連接電腦硬體與控制器之間的訊號傳輸，並藉由Modbus RTU通訊協定來讓硬體相互之間來進行溝通，而人機介面來顯示即時顯示設備的生產狀況，透過行動通訊遠端查看設備運作，並由程式來匯出記錄電流值判斷材料加工的品質好壞及統計產量的儲存檔案，完成本研究後能提升產品的品質及產量，並降低人力作業的成本，達到具備高效率、高品質、高產量的製程優勢。

This research is based on assisting traditional bamboo products manufacturers, and the goal is to develop an automated bamboo toothbrush handle production equipment. Up to now, domestic related industries are still using manual manufacturing methods, and the process is to use traditional machinery and equipment via a single fixation by imitation. In order to solve the problem that the production process is time-consuming and labor-intensive, and the output and quality are unstable, the manufacturer is in short supply of products. Therefore, the manufacturer aims to improve the automation of the process equipment to reduce a large number of manual operation modes, and introduce the intelligent machine human-machine technology for establishing production management to integrate the real-time monitoring data of the production process.
This research is developing an automated bamboo toothbrush handle manufacturing equipment, which consists of a base mechanism, a feeding system, a discharging system, a dual-spindle system, an exchange clamping system and a dust cover, etc. The electronic control system is SYNTEC controller to make the two-axis machining process. The maximum output of this equipment can reach 4PCS/min, and it can produce about 1,500 pieces during the whole day. In addition, the human-machine production data records are imported into the equipment operation process, and the graphical programming language of LabVIEW is used to compose communication programs and human-machine interface by connecting the signal transmission between the computer hardware and the controller through RS-485 with Modbus RTU communication protocol. The human-machine interfaces display the production status of the equipment in real time. The results of this research, the quality and output of the product can be improved, and the cost of manpower operation can be reduced, so as to achieve the advantages of high efficiency, high quality and high output process.

摘要......i
Abstract......ii
誌謝......iv
目錄......v
表目錄......vii
圖目錄......viii
第一章 緒論......1
1.1研究背景與動機......1
1.2研究目的......3
1.3論文架構......3
第二章 文獻探討......4
2.1竹牙刷製作流程與問題探討......4
2.1.1竹牙刷製造......4
2.1.2竹材特性問題......6
2.1.3竹牙刷的材質種類及尺寸選擇......7
2.2設備機構系統專利檢索......9
2.2.1一種竹製刷柄成型機......9
2.2.2圓柄竹牙刷自動雕銑機......9
2.2.3一種竹製牙刷刷柄熱壓成型機......10
2.3控制器種類與人機介面應用......12
2.3.1可程式PLC控制器概述......12
2.3.2 PC-Based控制器概述......13
2.3.3 CNC數值控制器概述......14
2.3.4 HMI人機介面概述......14
2.4互動式軟體與工業用通訊......17
2.4.1 PLC階梯圖及CAM加工軟體......17
2.4.2人機及遠端軟體......18
2.4.3 Modbus通訊協定......20
第三章 實驗方法......23
3.1實驗架構......23
3.2設備機構系統設計......24
3.2.1自動進料系統......25
3.2.2送料夾爪系統......26
3.2.3交換夾持系統......27
3.2.4雙主軸龍門系統......28
3.3電控硬體裝置系統設計......30
3.3.1電氣系統裝置......30
3.3.2控制器通訊規劃......42
3.4人機通訊監測系統設計......53
3.4.1 LabVIEW通訊模組......54
3.4.2監測介面與程式規劃......55
3.4.3人機與控制器連線通訊......67
第四章 結果與討論......71
4.1實際機台及運作產能......71
4.1.1現場機台執行......71
4.1.2運作產能及產品......76
4.2編輯工法及操作控制器......78
4.2.1編輯模擬加工......78
4.2.2執行程式進行加工......80
4.3人機資訊與設備生產對照......82
4.3.1實際生產監測......82
4.3.2行動通訊遠端......91
第五章 結論......92
5.1總結......92
5.2未來展望......92
參考文獻......93
Extended Abstract......95

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