機電工程學系
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系所沿革
為迎合產業機電整合人才之需求,本校於民國 91年成立機電科技研究所,招收碩士班學生;隨後並於民國93年設立大學部,系所整合為「機電科技學系」,更於101學年度起招收博士班學生。103學年度本系更名為「機電工程學系」,本系所之發展方向與目標,係配合國家政策、產業需求與技術發展趨勢而制定。本系規劃專業領域包含「精密機械」及「光機電整合」 為兩大核心領域, 使學生不但學有專精,並具跨領域的知識,期能強化學生之應變能力,以適應多元變化的明日社會。
教學目標主要希望教導學生機電工程相關之基本原理與實務應用的專業知能,並訓練學生如何運用工具進行設計、執行、實作與驗證各項實驗,以培養解決機電工程上各種問題所需要的獨立思考與創新能力。
基於建立系統性的機電工程整合教學與研究目標,本系學士班及研究所之教育目標如下:
一、學士班
1.培育具備理論與實作能力之機電工程人才。
2.培育符合產業需求或教育專業之機電工程人才。
3.培育具備人文素養、專業倫理及終身學習能力之機電工程人才。
二、研究所
1.培育具備機電工程整合實務能力之專業工程師或研發人才。
2.培育機電工程相關研究創新與產業應用之專業工程師或研發人才。
3.培育具備人文素養、專業倫理及終身學習能力之專業工程師或研發人才。
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Item 2024鋁合金熱裂性及異質銲接機械性質之研究(2010) 溫晉源; Jin-Yuan,Wun本論文以2024鋁合金為研究對象,分兩部分進行研究: 一部分為2024鋁合金熱裂性研究,以惰氣鎢極電弧銲(TIG),在不使用填料情況下,利用點可調式應變試驗(Spot Varestraint Test),探討外加應變量及熱循環次數對2024-T351及2024-T6熱裂敏感性之影響。經由光學顯微鏡與掃瞄電子顯微鏡觀察,探討微觀組織。研究結果顯示:2024-T351、2024-T6經多重熱循環後熔融區熱裂敏感性並無明顯之影響,但對熱影響區的金屬熱影響區(W. M. HAZ)兩種鋁合金卻都有顯著之影響,隨著熱循環次數的增加,在金屬熱影響區之熱裂縫會有明顯的成長,另母材熱影響區(B. M. HAZ)之熱裂縫2024-T351也隨著熱循環次數的增加而增加,而2024-T6則無此現象。另外隨著外加應變量之增加,兩種材料之裂縫總長度(Total Crack Length, TCL)並無增加,但在最大裂縫長度(Maximum Crack Length, MCL)上,2024-T351鋁合金熔融區之最大裂縫長度會隨著熱循環次數之增加而加大,而2024-T6鋁合金並無明顯現象。由金相顯微組織圖可知,熱裂縫發生的位置在熔融區與熱影響區,很明顯的的裂縫均沿著晶粒邊界發生。再經由SEM觀察分析,兩種鋁合金材料皆呈現熔融區為凝固熱裂及熱影響區為液化熱裂的形式。 第二部分為2024鋁合金與7050鋁合金做異質銲接後,探討其銲後之微觀結構與機械性質。銲接採惰氣鎢極電弧銲並分別添加A2319與A5356填料進行對接銲。銲後再施以自然時效(T1)與固溶時效(T4)熱處理,實驗結果顯示: (1) 2024、7050異質接合後經固溶處理(T4),熔融區之微硬度值較自然時效(T1)大幅地提升約20-30Hv (2) 2024、7050異質接合後,採ER2319較ER5356填料在T1處理後有較高的極限抗拉強度(UTS)、降伏強度(YS)與伸長率(El),但經固溶處理(T4)後,其極限抗拉強度(UTS)、降伏強度(YS)則差異不大。Item 316L不銹鋼與Inconel 600合金異質銲接之機械性質與抗腐蝕特性研究(2017) 游揚升; You, Yang-Sheng壓水式反應器的管路設備必須承受高溫高壓外,亦受水的化學作用與腐蝕的影響,因此經常使用具有高溫耐蝕性及高溫機械性質的不銹鋼或鎳基超合金做為結構件或管件材料,在較嚴苛的環境使用鎳基合金,而壓力槽體出水口則使用碳鋼或低合金鋼等材料,以降低成本。不同部位的異種金屬通常使用惰氣鎢極電弧銲接法接合,由於兩種合金之間存在組織、物理及機械性質等差異,在異質銲接後容易在界面處產生殘留應力而導致破壞。 本研究使用雙面式摩擦攪拌銲接技術與惰氣鎢極電弧銲接技術用於Inconel 600合金與316L 不銹鋼的異質接合,摩擦攪拌銲接法利用含鈷之碳化鎢製作攪拌頭,攪拌頭傾斜角1°、轉速設定800 rpm、進給速率50 mm/min,可以成功接合並無缺陷產生,惰氣鎢極電弧銲接則比較不同電流大小,並探討添加AMS 5786填料與否對銲道造成的影響。將各成功接合的試片進行顯微組織及機械性質之影響,並進行元素分析,最後進行殘留應力量測及抵抗沿晶腐蝕能力分析。 實驗結果顯示,惰氣鎢極電弧銲接之接合件銲道硬度、拉伸強度及伸長率都明顯下降,拉伸斷裂點位於銲道熔融區;而利用摩擦攪拌銲接之接合件銲道硬度、拉伸強度及伸長率都顯著的提升,拉伸斷裂點位於316L不銹鋼母材。顯示摩擦攪拌銲接具有優良的接合效果,並且可以降低銲件之殘留應力,但是在攪拌區進給邊的抵抗沿晶腐蝕能力則會下降。另外可以觀察到在異質接合後,Inconel 600合金在硝酸中的腐蝕速率高於316L 不銹鋼。Item 5052-H32鋁合金電阻點銲拉剪強度之韋伯可靠度分析(2002-10-18) 張宏圖; 程金保; 呂傳盛Item 5052鋁合金與ABS塑膠摻雜炭化稻殼粉末異質接合之特性研究(2017) 王怡雯; Wang, I-Wen在現今許多電子用品、3C產品、自行車、航太工業等,利用金屬與塑膠異質接合形成複合式材料,在各領域皆被廣泛應用。此複合材料可同時具有輕量化與高強度之優點,且在設計彈性上各得以讓不同材料之特性充分發揮。塑膠與金屬之接合件,兼具塑膠材料的質量輕巧與抗化學侵蝕之特性,以及金屬之延性與強度。 本研究將5052鋁合金與ABS塑膠,以超音波銲接方式進行異質搭接,並探討其接合品質。為了使兩種異質材料得以順利接合,本研究針對鋁合金表面及塑膠表面進行粗化,並在兩銲接區域內增加不同比例摻雜物後,再利用超音波銲接使兩者產生接合作用。鋁合金表面粗化部分先是以砂紙磨除表面氧化層,再利用CNC銑床鑽削直徑為1 mm、深度2 mm之微型陣列孔洞,此方式可以產生足夠的孔深與孔徑使熔融塑膠進入其中。 在設定固定孔洞數條件後,將研究重點擺在不同摻雜物及銲接時間長短對強度之影響。經由拉伸試驗後發現,隨孔洞數增加及搭配適合之銲接參數,可有效提升接合件的強度。而使用炭化稻殼與ABS粉末摻雜於異質界面亦可提升接合效果。其中以ABS粉末與炭化稻殼重量比90 wt%:10 wt%、總重量為0.2 g摻雜之效果為最佳,所獲得接合件之最大平均荷重為4390 N。Item 5052鋁合金薄板應用脈衝式Nd:YAG雷射微銲接之接合性質研究(2003-10-17) 蔡偉崙; 高弘杰; 簡永泰; 程金保Item 6061鋁合金板材電阻點銲之接合性質與可靠度研究(2001-11-01) 黃國聰; 程金保; 呂傳盛Item 7075鋁合金同質與純鈦異質摩擦攪拌銲接之接合特性與熱處理效應研究(2023) 沈哲宇; Shen, Che-Yu本研究分別選用AA7075-T6、AA7075-O、Gr.2 Ti,三種材料,對AA7075-O進行熱處理、FSW(800 rpm搭配50 mm/min)、銲後熱處理;對AA7075-T6 進行單雙面FSW(600 rpm搭配60 mm/min) 、銲後熱處理;對AA7075-T6與Gr.2 Ti 進行FSW(600 rpm搭配40 mm/min),對其上三種不同組合所達成的銲接條件進行機械性質與微觀組織的分析與探討。在AA7075-T6材的研究顯示,雙面銲接由於多一道銲接過程,更多的熱量提供使其在機械性質表現上較單面銲接降低,但在銲後熱處理後,其拉伸性質則較單面銲接增加,二者在銲道皆面臨AGG異常晶粒生長的狀況,經熱處理後產生脆性斷裂的問題。在AA7075-O材的研究結果顯示,熱處理時時效溫度越高會導致材料特性抵達峰值時間越少,但其峰值表現也會越低。AA7075-O在銲接後,於其銲道有晶粒細化的表現,因此該區域硬度獲得提升,但在愈遠離銲道則愈發降低,直至母材強度。經銲後熱處理後,若要成功獲得優良的機械性質,必須避免銲道裂縫與AGG的產生,經銲後熱處理之試片與母材熱處理後之機械性質趨勢一致,皆能達成約母材熱處理的80%強度,並且在與T6材FSW的銲接性質比較中,更為提升。而其中AA7075-O在進行銲後與固溶淬火後的拉伸試驗中,可以發現有DSA的產生,能為其增加強度。在AA7075-T6與Gr.2 Ti 異質銲接的研究結果顯示,在600 rpm搭配40 mm/min可以達到無缺陷接合,從EPMA的觀察中可以發現,僅0.1 mm的偏置距離已讓鈦和鋁合金在攪拌區形成化合物及鈦碎屑的攪拌,而IMC層由於其硬脆的特性,導致拉伸試驗皆斷裂於該處。Item AA2091鋁鋰合金摩擦攪拌銲接接合性質之研究(2003-10-17) 田潮訓; 程金保; 呂傳盛Item AA7075鋁合金與Ti-6Al-4V合金摩擦攪拌銲接微觀組織與機械性質研究(2021) 鄭元愷; Cheng, Yuan-Kai本研究選用Ti-6Al-4V合金與AA7075合金,以FSW進行AA7075/ AA7075、AA7075/ Ti-6Al-4V 同質與異質的接合。找出合適的銲接參數後,對同質銲件施以T6銲後熱處理,比較T6銲後熱處理對機械性質之影響,並對各組銲接條件進行機械性質、微觀組織與電化學抗腐蝕性探討。在AA7075/ AA7075同質FSW研究結果顯示,以圓錐攪拌銷可以成功接合的條件需以較高熱量輸入,接合後攪拌區因動態再結晶而產生晶粒細化,而熱影響區則有晶粒粗大化現象,導致銲道附近之硬度下降。同質銲件施以T6銲後熱處理後銲道整體硬度均提升到原有母材硬度,銲件最大抗拉強度達到489.8 MPa,為鋁合金母材強度之82%,但延伸率則至7.3%。而AA7075/ Ti-6Al-4V異質FSW研究結果顯示,若以較高熱量輸入之銲接參數進行接合,將因兩合金之熱膨脹程度不一在銲道產生裂縫。根據EPMA觀察結果顯示,在兩種合金界面出現金屬間化合物(IMC),IMC的厚度與形成的形式隨轉速而改變,無論轉速高低皆在界面處量測到鈦元素擴散至鋁合金,擴散範圍與轉速高低成正比。銲接參數為540 rpm – 60 mm/min時有最高抗拉強度248.44 MPa,為鋁合金母材強度之41%。電化學腐蝕試驗結果顯示,AA7075因FSW後銲道產生晶粒細化效果,導致單位面積下有更多連續晶界存在,引起更多晶界的腐蝕行為,因此抗腐蝕性較母材差。Ti-6Al-4V則因FSW攪拌棒肩部接觸之銲道表面晶粒尺寸較母材區域小,有更多鈍化膜成核點的形成,因此其抗腐蝕性優於其母材。Item Accurate and cost-effective MTF measurement system for lens modules of digital cameras(SPIE, 2007-01-30) Chang, Gao-Wei; Liao, Chia-Cheng; Yeh, Zong-MuFor many years, the widening use of digital imaging products, e.g., digital cameras, has given rise to much attention in the market of consumer electronics. However, it is important to measure and enhance the imaging performance of the digital ones, compared to that of conventional cameras (with photographic films). For example, the effect of diffraction arising from the miniaturization of the optical modules tends to decrease the image resolution. As a figure of merit, modulation transfer function (MTF) has been broadly employed to estimate the image quality. Therefore, the objective of this paper is to design and implement an accurate and cost-effective MTF measurement system for the digital camera. Once the MTF of the sensor array is provided, that of the optical module can be then obtained. In this approach, a spatial light modulator (SLM) is employed to modulate the spatial frequency of light emitted from the light-source. The modulated light going through the camera under test is consecutively detected by the sensors. The corresponding images formed from the camera are acquired by a computer and then, they are processed by an algorithm for computing the MTF. Finally, through the investigation on the measurement accuracy from various methods, such as from bar-target and spread-function methods, it appears that our approach gives quite satisfactory results.Item Accurate Spectral Response Measurement System for Digital Color Camera(Society of Photo-optical Instrumentation Engineers (SPIE), 2007-01-30) Chang, Gao-Wei; Yeh, Zong-MuIn imaging systems, color plays an essential role in conveying and recording visual information from the real world. To faithfully represent colors acquired from digital cameras, a spectral responsivity measurement system is proposed for those devices in this paper. For estimating spectral responsivities of digital color cameras, a filter-based optical system is designed with proper filter selections. Since the spectral filters primarily prescribe the optical characteristics of the system, the filter consideration is important to the optical design of the system with the presence of noise. A theoretical basis is presented to confirm that sophisticated filter selections can make this system as insensitive to noise as possible. Also, we propose a filter selection method based on the orthogonal-triangular (QR) decomposition with column pivoting (QRCP). To investigate the noise effects, we assess the estimation errors between the actual and estimated spectral responsivities, with the different signal-to-noise ratio (SNR) levels of an eight-bit/channel camera. To demonstrate the effectiveness of this approach, the experimental results from the filter-based optical system with the spectral filters selected from the QRCP-based method is much less sensitive to noise than those with other filters from different selections. It is found that the measurement accuracy is fairly satisfactory.Item Adaptive Fuzzy Logic controller(1995-12-07) Yeh, Zong-MuItem Adaptive Multivariable Fuzzy Logic controller(Elsevier, 1997-02-16) Yeh, Zong-MuThis paper presents a systematic methodology to the design of a multivariable fuzzy logic controller (MFLC) for large-scale nonlinear systems. A new general method which is based on a performance index of sliding motion is used to generate a fuzzy control rule base. Reducible input variables obtained from sliding motion are adopted as input variable of the fuzzy controller and the output scale factors of the MFLC are tuned by the switching variable. Thus, the determination of the input/output scale factors becomes easier and the system performance is significantly improved. The simulation results of a Puma 560 system and a two-inverted pendulum system demonstrate that the attractive features of this proposed approach include a smaller residual error and robustness against nonlinear interactions.Item An Adaptive Neural Net controller Design(Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 1994-06-27) Yeh, Zong-MuThis paper presents a stability method which is based on the stability condition of sliding mode control to derive the learning law for neural net controllers (NNC) to ensure the convergence of the training algorithm and the stability of the closed-loop system. The proposed method is an online approach of a multilayered neural network which does not require any information about the system dynamics, and the lengthy training of the controller can be eliminated by using the proposed approach. The simulation results of a nonlinear system and a two-link manipulator demonstrate that the attractive features of the proposed approach include a smaller residual error and robustness against nonlinear interactions of an interconnected system or external disturbances.Item APCVD製程應用於石墨烯/玻璃碳複合膜之製備(2017) 陳育恩; Chen, Yu-En在這項研究中,利用熱裂解式常壓化學汽相沉積法(Thermal atmospheric pressure chemical vapor deposition, thermal-APCVD)與石墨層間化合物(Graphite intercalation compounds, GICs)的觸媒插層技術來進行碳複合膜之沉積,其組成為石墨烯與玻璃碳(Glassy carbon, GC)複合結構。以無氧銅(ASTM 10200, 純度99.97 %, 50 m)做為觸媒基板,當Ar/H2/CH4=500/10/2 sccm時可得I2D/IG比值為0.62的寡層石墨烯(Few-layers graphene, FLG)。再將石墨烯轉移至SiO2/Si的目標基板,以FLG當作基質材料(Host material),硝酸鐵為插層劑,並以陰離子型態之界面活性劑(MA)作為添加劑,在實驗中證實硝酸鐵及MA濃度皆與NxOy氣泡形成之插層反應有關;結果顯示,於1 M硝酸鐵濃度中加入0.6 g/ml的MA,溫度控制在65 °C,插層時間為24小時的參數條件時,可以得到最佳的Fe-GICs品質,此時拉曼分析階數指標(Stage index)為n=1,亦即FLG的每層皆是重摻雜鐵奈米顆粒(Nanoparticles, NPs),AFM測量Fe-GICs膜整體厚度為16.2 nm。後續在Ar/CH4/NH3=340/30/30 sccm的成長條件下持續30分鐘可得複合膜結構。最後將所得實驗結果之複合膜進行分析,首先在X-射線繞射分析下可以發現未出現尖銳的晶體衍射峰,而只在衍射角24~38°區間內出現饅頭型的非晶峰,此結果屬於非晶結構如玻璃;另外拉曼分析檢測在D峰值為1348 cm-1及G峰值為1588 cm-1,D峰值為石墨材料的無序結構,而G峰值代表C-C鍵的sp2碳系統,兩者得以驗證GC或微結晶石墨碳的存在。進一步使用XPS檢測,在高解析XPS (high resolution XPS)中的C1s峰值裡,可再詳細的分析出284 eV的特徵峰值,可發現僅有sp2的峰值並無sp3,從碳同素異性體的平面三角形相圖得知,結構模型 100% 為sp2結構時為GC且具有富勒烯相關的結構。最後透過TEM觀測及EDS分析該複合膜結構是由頂層及底層石墨烯包覆鐵觸媒顆粒形成的石墨烯/玻璃碳複合膜,生長排列成許多之接近球狀晶粒。實驗分析結果綜合上述可證實石墨層間化合物已經轉變為GC結構。Item An auto-tuning fuzzy sliding mode controller for nonlinear systems(1993-01-01) Yeh, Zong-MuItem A Bi-tree Multi-stage Inference Fuzzy Control System(Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 1996-12-11) Yeh, Zong-Mu; Chen, Hung-PinThis paper presents a methodology for the design of a binary tree multi-stage inference fuzzy controller in which the consequence in an inference stage is passed to the next stage as fact, and so forth. A new general method which is based on a performance index of the control system is used to generate fuzzy rule bases for bi-tree multi-stage inference. This proposed method can be used to reduce the complexity of fuzzy rule sets. The new method has been applied to control a truck-and-two-trailer system. The simulation studies showed that the proposed method is feasible.Item CESL應力層與側壁結構對NMOSFET之應力模擬(2014) 高偉傑本研究主要針對具接觸孔蝕刻停止層 (contact etch stop layer, CESL) 之n型電晶體結構進行分析,並探討其材料及結構尺寸對元件應力分佈與性能之影響。由於CESL能提升電晶體元件之效能,為探討其結構影響之顯著性,本研究將CESL區分成三個部位,分別為CESL-Top、CESL-Lateral及CESL-Bottom三個區域,探討其結構之間傳遞應力與互相影響的情形,針對材料比例作模擬設計,並比較通道區域的應力分佈。 本論文分為三個研究方向,分別為CESL區分為三個區塊之影響研究、在覆蓋CESL層下之spacer影響研究以及在覆蓋CESL層下之電晶體尺寸影響研究。為了改善結構中間接效應的影響,在設計結構中,以區域結構分別建立,並在部分結構中施加應力的方式去探討,在n型電晶體中覆蓋1 GPa之CESL拉伸應力,而在改變閘極長度時,使得接觸CESL所覆蓋的區域也會跟著變動,可以隨著分析圖示中看出力量的分佈情形。首先,本文以2D模擬與文獻作比較,確定通道區域在z方向發生結構間的間接效應影響後,便以3D模擬設計去改善間接效應所帶來的應力現象,結果也發現在短通道時,CESL-Bottom區域能提供在通道中x方向最為顯著的影響。 另一方面,在電晶體製程的側壁結構 (spacer) 也是擔任傳遞力量的重要角色,在側壁結構內側的氧化層也常因為尺寸過小而被忽略,本研究設計二氧化矽層與氮化矽層之間的結構比例,觀察其CESL傳遞力量至通道間的影響情形,本研究考慮元件佈局圖對於電晶體之應力分佈與性能表現之影響,以二維與三維有限元素分析,發現在二氧化矽層與氮化矽層之間比例為1:3時,CESL傳遞應力至通道中開始出現有效的提升,而在短通道中也有更明顯的表現。因此,針對短通道結構設計,若適度調整spacer結構中較低楊氏係數的材料比例,便能於通道區域產生機械應力,其能有效的改善電晶體性能。Item Characteristics of In-Ge-Sb-Sn-Te Thin Film Used for Phase Change Optical Recording Media(Trans Tech Publications, 2011-02-01) Ou, Sin-Liang; Cheng, Chin-Pao; Yeh, Chin-Yen; Chung, Chung-Jen; Kao, Kuo-Sheng; Lin, Re-ChingThe In10GexSb52-xSn23Te15 films (x = 2, 5, and 9) were deposited on nature oxidized silicon wafer and glass substrate by dc magnetron sputtering. The ZnS-SiO2 films were used as protective layers. The thickness of the In10GexSb52-xSn23Te15 film is 20 nm. We have studied the crystallization kinetics, structural and optical properties of the In10GexSb52-xSn23Te15 (x = 2, 5, and 9) recording films. It is found that the crystallization temperature of the film is increased with increasing Ge content. The optical contrasts of In10GexSb52-xSn23Te15 films with x = 2~9 are all higher than 30 % at a wavelength of 405 nm, showing that the films are suitable for blue laser optical recording media application.