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 以電腦視覺為基礎之圖書數位化自動化流程之研究(2024) 黃少遠; Huang, Shao-Yuan本研究的圖書數位化工作,使用高拍儀掃描紙本圖書,將拍攝的書頁影像打包成電子書。然而,在數位化的過程中,拍攝的影像往往會有多餘的區域需要裁切,或影像出現歪斜需要糾正。此外,修正完成的書頁圖片需要進行格式轉檔,同時需要透過文字辨識來加速索引數位化。為了達成這些需求,本研究運用了電腦視覺技術,結合影像處理方法,如輪廓查找和影像膨脹,開發了一套自動化輔助處理流程。這套自動化流程大幅提升了工作效率,使效率達到原來的五倍,成功減少了圖書數位化所需的人力需求。Item 氧化鎢薄膜基底超材料於太赫茲頻段之應用研究(2024) 蕭博允; Hsiao, Po-Yun製備精密幾何結構的人工材料,以達到自然界不存在的物理性質,稱為超材料(Metamaterials),一般超材料皆由週期性排列結構組成,因為週期性結構排列使表面電荷提供額外動能,產生表面電漿共振(Surface Plasma Res-onance ,SPR),並運用以及探討在太赫茲頻段的光學特性。過渡金屬氧化物由於有著可調節的電子和光學特性,讓太赫茲頻段元件在材料上多了一種選擇。本實驗週期性結構以Lift-off製程製備,基板選用高阻值Si基板(電阻率>104 Ω/cm),首先在基板表面覆蓋一層光阻,然後進行曝光和顯影,以製作所需微結構圖案,接著將鎢靶均勻濺鍍在整個基板表面,沉積參數分別在氧氣分壓4.2 SCCM和氬氣25 SCCM,目標電流100 mA的狀態下進行沉積,基板溫度保持室溫,靶材與基板固定距離為9 cm,最後通過化學溶液溶解光阻,連同附著的金屬或其他材料一併去除,留下所需的微結構。本實驗研究氧化鎢(WO3)薄膜在未退火及不同退火溫度下200°C、350°C、500°C的可調介電性質,並使用XRD、FTIR、AFM觀察薄膜表面形貌與微結構,基於氧化鎢的可調光電性質,實驗利用CST Studio Suite®模擬氧化鎢C型環週期性結構在太赫茲頻段下的表面電漿共振性質,並透過太赫茲時域光譜(THz-TDS)量測氧化鎢薄膜超材料結構,並與模擬結果互相比對,以掌握其太赫茲光學性質。經由研究結果發現,在C型環線寬逐漸放大時,共振峰有藍移的趨勢,而不同氧化鎢退火之介電常數,在退火後呈現明顯上升,並由模擬結果驗證,當退火溫度越高,共振峰會往高頻移動。 實驗結果顯示,實做樣品的結果與模擬的共振峰雖有差異,但進一步比對量測數據之共振峰最低點,樣品的頻率接近於模擬的頻率。Item 精微銑削加工陶瓷粉末高分子複合材料應用於太赫茲光學元件之米氏共振特性研究(2024) 彭博謙; Peng, Bo-Chien因應6G通訊的到來及無人自駕車的應用需求,科學家們致力於高頻元件的研究,不管是調變器或是濾波器,在未來皆扮演舉足輕重的地位。然而普遍的調變器或是濾波器皆為金屬材料,有損耗極大的硬傷,因此本研究嘗試使用陶瓷材料ZrSiO4粉末與高分子複合材料PMMA粉末實現擁有高品質因子的共振結構。研究中嘗試使用多種比例進行均勻混合,將混合好的粉末以高溫高壓方式製作成圓形柱狀試片,先由CNC車床將柱狀試片切成直徑約32 mm、厚度約為1.2 mm的圓形薄片進行XRD量測分析樣品結晶狀況及晶體結構,再使用THz-TDS量測樣品折射率。接著將樣品實際量測出結果代入COMSOL Multiphysics®內波光學模組進行模擬。結果顯示,在0.20 THz到0.32 THz頻率之間,並且折射率約為1.8時寬度約為500 µm、深度約為1500 µm的連續中空溝槽結構,會產生共振的現象,之後將模擬出的結果,在3D建模繪圖上建模,轉檔後透過五軸CNC在圓形試片上加工出連續的中空溝槽結構。本實驗採用加工完正面後再翻面加工背面的方式,並透過3D列印的夾冶具協助定位,以此達到正反兩面銑削後之結構能精準的對齊。加工完成後,以雷射共軛焦顯微鏡量測樣品表面粗糙度及使用光學顯微鏡量測實際尺寸與設定之尺寸誤差。最後再進行THz-TDS量測結構共振現象,結果顯示在0.26 THz有共振特徵峰,與模擬出的結果特徵峰相同。本實驗證明有能力根據模擬結果,設計出對應結構,減少該波段的穿透率,未來在光子學、感測及通訊等領域中,可以根據該元件使用的波段及應用場合,選擇合適的尺寸,透過CNC的加工,完成多樣化的元件。Item 對於水平方向線性並聯機器手臂的工作空間分析與實作(2024) 曾俊達; Zeng, Jun-DaDelta機械手臂是並聯式機械手臂中的一種,在結構上可分為移動平台和固定底座,以及三個平行四邊形形狀,具有相同運動學結構的機械手臂,固定在一個固定底座上,依靠底座上裝設的馬達來驅動手臂上的連桿,對移動平台進行移動。大部分的Delta機械手臂是採用垂直方向,而本文中所展現的則是水平方向的Delta機械手臂,並介紹其特點以及針對Delta機械手臂的運動學、工作空間和與對運動軌跡進行分析,為水平方向Delta機機械手臂的應用提供參考。運動學分析分為正向運動學和逆向運動學。逆向運動學的解可以通過機械臂的參數以及幾何的分析來求得。利用逆向運動學的計算結果以及參數代換的方法,可以獲得Delta機械手臂的正向運動學之解。 藉由正向運動學的計算結果,可以對Delta機械手臂的工作空間進行分析,並透過MATLAB模擬Delta機械手臂在3D空間中的工作空間。在運動軌跡方面,通過控制系統來操控機械手臂的運動,通過模擬與實驗對比,藉以優化Delta機械手臂的運動軌跡。Item 基於人臉網格的一種對於化妝與跨年齡的臉部辨識(2024) 陳勁凱; Chen, Chin-Kai臉部辨識是一種重要的生物識別技術,在多種應用中得到廣泛使用。然而,化妝以及年齡變化會使人臉發生變化,進而影響人臉上的特徵,從而降低臉部辨識的準確性。為了解決化妝以及年齡變化造成的臉部辨識問題,本論文提出了一種基于MediaPipe的FaceMesh和類神經網路的臉部辨識方法,以解決化妝以及年齡變化造成的臉部辨識問題,該方法將在Python內部逐步構成。MediaPipe FaceMesh模型的人臉偵測是以 BlazeFace 人臉偵測器為基礎,該偵測器會對圖像進行操作並計算人臉位置。偵測到人臉後,FaceMesh模型會使用一個自定義殘差神經網絡提取名為landmark的臉部特徵,並利用歐式距離和landmark蘊含的座標資料計算指定的landmark之間的距離以及比值,作為訓練用的臉部特徵。主成分分析用於提高準確率,降低過擬合現象。類神經網路用於訓練模型。實驗結果表明,該方法在化妝以及年齡變化下的臉部辨識有一定的準確性,具有一定的應用價值。Item 添加陶瓷粉末高分子複合材料在兆赫波範圍之光學特性與應用研究(2022) 彭欣誼; Peng, Hsin-Yi由於兆赫波(THz)技術的快速發展,同時也需要進一步探索兆赫波系統各種應用的前瞻性,相關的元件及設備將不可或缺。為了尋找最適合用於兆赫波技術的材料,在本研究中選用3D列印常用的材料分別為Acrylonitrile butadiene styrene(ABS)、Polyamide(PA)、Poly Lactic Acid(PLA)及光固化樹脂,將其分別與不同重量百分比的陶瓷粉末混合,並藉由量測兆赫波時域光譜(THz-TDS)觀察在不同添加比例陶瓷粉末時吸收係數與折射率的改變。本實驗嘗試固定高分子粉末探討改變添加陶瓷粉末比例對兆赫波光學特性的影響。以PLA、PA粉末和光固化樹脂為基底分別混和10 wt%、20 wt%、30 wt %、40 wt%和50 wt%石英粉末,隨著添加的石英粉末比例提高,吸收係數會隨之下降,折射率也隨之提升;其中添加50 wt%石英粉末的樣品降低最多吸收係數,提升最多的折射率。為探討高分子材料添加不同陶瓷粉末後,其兆赫波光學常數的改變,本研究固定以ABS粉末為基底,混合不同陶瓷粉末。此部分分為兩組實驗,一組實驗使用鍛燒稻殼灰質(RHA)還原的SiO2,探討不同溫度製備的RHA其兆赫波光學特性的差異。本研究將ABS粉末混合50 wt%不同溫度製備的稻殼灰質樣品量測兆赫波時域光譜。另一組實驗則將ABS粉末分別與鍛燒1000℃前後Al2O3、SiO2、ZrSiO4和石英粉末混合,在0.5 THz時,混合50 wt%鍛燒後的Al2O3粉末樣品有最低的吸收係數3.40,在1 THz時,混合50 wt%鍛燒後的石英粉末樣品有最低的吸收係數9.17。混合50 wt% ZrSiO4粉末有最高的折射率,在0.5和1 THz時分別為1.81和1.80。為實現將陶瓷粉末添加於3D列印材料之中,在分析各3D列印技術的優缺點後,選用以光固化之技術製作透鏡。依據兆赫波時域光譜量測的結果,考量其可列印性及列印後的表面粗糙度,最後以光固化樹脂混合30 wt% Al2O3為材料來設計與製作兆赫光學透鏡。本研究分別製作了直徑50 mm焦距50 mm和100 mm的平凸透鏡,並以VDI公司開發的商用成套系統量測自製透鏡的聚焦效果與光斑大小,量測結果顯示其透鏡具有聚焦功能且符合焦距較短的透鏡光通過後發散較快的趨勢。以刀口法量測光斑大小,焦距50 mm的透鏡x方向的直徑為4.08 mm,y方向為3.89 mm;焦距100 mm的透鏡x方向直徑則為4.24 mm,y方向為4.05 mm。因此,添加陶瓷粉末於3D列印材料為提升折射率及降低吸收係數有效的方式,且可應用於3D列印技術,改善以3D列印技術製作THz的元件效能。Item 基於深度學習與技術分析指標預測股市買賣點(2023) 鄭邦廷; Cheng, Pan-Ting股票交易市場是由各種金融機構和投資者組成,用於買賣股票和其他金融產品的交易活動。市場的主要目的是提供一個公平、透明和有保障的交易環境,促進股票和其他金融產品的流通。而參與者包括投資者、證券公司、投資銀行、基金、保險公司、政府機構等。投資者可以通過股票交易市場進行交易,包括股票、債券、期貨等各種金融產品。證券公司、投資銀行等機構則負責為投資者提供證券交易相關的服務和產品。然而投資並不是穩賺不賠,以股票來說,其價值可能伴隨著公司業績表現、總體經濟變化,乃至各種政治因素而有波動。這代表著投資者必須去注意這些市場上的各種外在條件去對自己手中的投資標的去做調整,並無一精準的判斷條件。縱使在許多的外在條件影響之下,歷年仍有許多研究希望能藉由各種方式來判斷進場買進和獲利了結的方法甚至到未來股價的判斷。股票交易的獲利方式在於買進及賣出所產生的價差,但每個投資者所買進及賣出的位置不同,即代表各項因素不同,因此買的價格過高則會有套牢的風險,或者買進後遲遲沒有往上漲,因而賠上交易和時間成本。因此,如果可以藉由調整進出場條件及發動策略去預測未來走向,使我們可以更敏銳的判斷價格變化,就可以在價格即將變化時進場,並且賺取其中價差。在各種因素影響的情況之下,股票的進出場訊號可視為一非線性的時序訊號。而人工智慧在非線性模型的表現相當優秀,尤其是在處理大量複雜的數據時更顯突出。本論文希望配合著股票的技術分析及回測過的數據結合人工智慧達到預測未來買賣點位之目的,以強化並優化進出條件,進而增進投資報酬率。Item 基於深度學習之職安監測系統開發(2023) 王千瑞; Wang, Chien-Jui在台灣,每年施工造成意外的比例與職業傷害皆位居前茅,對勞工的生命與產業的生產力造成重大影響,其中勞工不安全行為是意外發生的首要原因。防制此行為的傳統方式是在施工現場架設監視器或派人監工,但由於人力問題,監督的效果與效率並不理想,基於此本研究開發以深度學習為基礎之職安監測系統來協助施工現場的職安管理。科技的進步大幅提升影像辨識能力與速度,本研究利用經過模型架構優化和訓練過程優化的新穎物件偵測器YOLOv7,針對施工現場影像進行訓練並建立職安狀態辨識模型後,對施工中的影像進行偵測,將未符合職安規定的事件篩選出來,最後將辨識結果以LINE Notify即時通報。與YOLOv5演算法進行比較,YOLOv7模型在演算法有改進之外,本研究透過訓練資料集的修正與增加以及模型的重新訓練等方式改善職安監測系統的辨識能力,使模型的mAP提升了約4%。本研究所建立的辨識模型在訓練階段的最佳mAP@.5高達0.98,此高mAP@.5表示可減少誤報與漏報情況的發生。誤報率太高會造成現場施工的困擾,並對通報失去信心;漏報率太高代表違反職安事件的偵測效果不彰,此將影響即時預警的功能。高mAP@.5所帶來的效益將提升施工現場的安全管理,減少意外的發生,強化本研究在產業實務應用的可行性與價值性。Item 氧化鋁基覆蓋層應用於氧化鋁鉿鐵電記憶體與電晶體之製程整合與元件電性探討(2023) 温鎮豪; Wen, Chen-Hao本研究探討單層氧化鋁與不同沉積比的氧化鋁鉿材料於氧化鋁鉿鐵電電容元件之覆蓋層效應,以及比較不同製程條件下之鐵電電容和電晶體特性。在實驗上,我們製備四種條件鐵電電容,使用純氧化鋁覆蓋層與三種不同沉積比的氧化鋁鉿覆蓋層應用於氧化鋁鉿鐵電電容,並於實驗完成後進行電容和電晶體元件電性量測。從實驗結果發現,純氧化鋁覆蓋層能增強氧化鋁鉿鐵電電容的鐵電極化特性,相比於採用氧化鋁鉿覆蓋層,在低量測電壓3.0V下,也有最優異的鐵電極化特性,兩倍殘餘極化值為16 μC/cm2,以及最佳的電荷儲存能力,在100 kHz的操作頻率下,電容值為381 pF,同時能抑制漏電流 約1個數量級。在元件耐久度方面,在量測電壓為±4.0 V條件下,經過4.5×107個循環後仍能保有16 μC/cm2的兩倍殘餘極化量,其鐵電記憶體能具有較佳的儲存性能與更低的功耗表現。而鐵電電容元件採用氧化鋁鉿覆蓋層,則是在低電壓下能些微增強氧化鋁鉿鐵電電容鐵電極化特性,但是將電壓加大後,反而降低氧化鋁鉿鐵電電容鐵電極化特性。此不理想鐵電效應推測是與三元氧化鋁鉿覆蓋熱穩定性不佳,容易在退火過程產生過多界面缺陷有關。在類神經方面,純氧化鋁覆蓋層條件與氧化鋁鉿覆蓋層條件的非線性度皆小於1,其中純氧化鋁覆蓋層條件與沉積比1:9的氧化鋁鉿覆蓋層條件分別為0.58、0.51,更適合應用於類神經網路架構。在鐵電場效電晶體部分,相較於氧化鋁鉿覆蓋層條件,純氧化鋁覆蓋層之鐵電場效電晶體擁有較佳的開關特性,其最小次臨界擺幅為79 mV/decade、開關電流比為1.9 x105,以及響應速度也較優異,轉導值 為7.6 x10-5 mS。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。