2017/10/28

AOI系統的放大倍率分享

一般想要表達拍攝到物體大小的最常見方式之一,
就是拿一個大小熟悉的物體放在旁邊作比對,
例如人(對比恐龍)、打火機等。
圖片來源 : wikimedia

在光學顯微鏡上,可以使用標準片來作比較,
圖片來源 : 淘寶網

或者是在目鏡上作刻度加上倍率調整指示作換算。

但是在AOI在談到鏡頭放大倍率時,
經常會有使用者誤解成是在螢幕上看到倍率,
形成同樣是“放大倍率”一個名詞卻雞同鴨講的狀況。

AOI系統的放大倍率可以分成兩種情況來解釋:
相機感測器透過鏡頭看到的放大倍率 : M.camera
人從螢幕上看到的放大倍率 : M.eye

M.camera
這個部分是我之前在鏡頭的分享文中提到的鏡頭倍率,
例如相機感測器尺寸是16*12mm*mm,
鏡頭倍率(M.camera)是2倍,
那物品的尺寸透過鏡頭會被放大兩倍,
原來是1 mm長度在相機感測器上會變成 2mm,
FOV是8*6 mm*mm。

如果相機感測器的像素間距是5um,
感測器上會佔據約400個像素,
如果像素間距是2um,
那相機感測器上會用1000個像素來表示。

M.eye
人看到的畫面其實是相機感測器傳送到螢幕所顯示出來的畫面,
所以如果是尺寸15.6“(對角線)的的螢幕,
FHD解析度1920*1080,
畫素間距約180 um。

所以若將相機感測器上的 1 個像素對應到螢幕上的 1 個畫素來表示,
1000個畫素在螢幕上是180 mm長,
對比原始長度 1 mm,
人眼從螢幕畫面上看到的放大倍率 M.eye 是180倍。

所以人從螢幕上看到的“放大倍率”,
會有鏡頭倍率、感測器尺寸、感測器像素尺寸、螢幕尺寸、顯示軟體放大比例等至少五個因素的影響。


除了放大倍率以外,
實務上影像從相機感測器到螢幕,
還經過好幾次影像或訊號處理,
第一階段是相機電路,包括光轉電訊號放大等,
第二階段是影像擷取元件,從相機到電腦記憶體
第三階段是作業系統,
第四階段是顯示用的軟體,
三跟四階段若無資料壓縮就幾乎沒有影響,
第五階段是顯示卡,
第六階段是螢幕的訊號處理晶片,
第七階段是LCD上的控制晶片,
第八階段是光從背光板的光源(演色性)發出經過偏光板、彩色濾光片、偏光板到人眼,
以及其它還有所有線材與線路上的干擾。

所以AOI系統擷取影像,
從影像感測器被記錄、傳輸到螢幕顯示給人眼看到,
已經被處理、干擾過很多次,
看到的跟實際上的一定會有差異,
這也是傳統OM一直有其存在的價值,
畢竟人眼透過光學鏡頭看到的,
和使用影像感測器經過多次訊號傳遞與處理在螢幕上看到的不同。

不過由於感測器具有擷取可見光與非可見光轉換到電訊號顯示的能力,
在應用上若能降低過程中處理失真、干擾等因素,
影像感測能力基本上超過人眼處理的能力是毋庸置疑的,
加上尺寸的精確計算、光強度分級能力,更是人所不及。

2017/10/26

結果數值選擇 - 詳細項目

在常用的五個結果項目下方,會有更詳細的結果項目,如下圖示:


其中有關應力、應變的意義在機械工程的材料力學課程中會有很詳細的介紹,
簡單來說,應力跟大家比較熟悉的壓力很像,單位也是完全一模一樣,力量除以單位面積,
公制單位常用Pa (N/m),一大氣壓約0.1 MPa = 100,000Pa = 1 bar = 760 mmHg = 14.5 psi。
應力(壓力)單位換算表如下:

所以應力是用以評估固體材質在單位面積上承受的力量。
這個力量有分成拉應力,單位面積上面方向的往外力量,傾向將材料拉開分離;
壓應力,單位面上面方向面往內的力量,傾向將材料靠近壓合;
拉跟壓應力都屬於正向應力,跟面垂直;
跟壓力不同是,固體材質還會有一個是作用在面的水平方向的力量,除以單位面積後稱為剪應力,軸的扭轉主要就是剪應力。
拉、壓、剪三種應力如下圖示:

至於應變,跟應力有著正比關係,也就是應力越大、應變越大,
兩者之間的關係就是彈簧的受力與變形量關係,
應力與應變正比的關係係數稱為楊氏模數(Young's Modulus),可以參考連結
相當於彈簧的彈性係數概念,只是從 1維 變成是 2維。

坦白說,這些細項對一般使用者來說並沒有太大的意義,
除非有能力貼應變規量測應變,再換算成應力,
所以在多數情況下,除非很仔細要觀察力量方向的應力關係,
作結構模擬時通常不會特別去看應力與應變的細項。

比較會有機會去看的是位移,目的是要了解在結構上往單一方向的位移(變形)狀況,
因為在實務上我們會特別關心像是高度方向(Z方向)的結構變形量。
在力量偏單方向時,位移中的單方向位移跟合位移幾乎是相等的。

例如像前述的拉伸試驗片,僅有有 -Z 方向的作用力,主要位移自然就發生在 Z 方向上,
因此合位移跟Z方向位移的趨勢就會幾乎是一致的。

接下來最後一個是接觸壓力,
在元件中有發生接觸行為才會出現這一項,
而且只會出現在接觸面上,
所以像前述單一零件,沒有任何接觸行為的元件,這一項結果項目就不會出現。
而且因為接觸面通常在元件上會被遮住看不見,所以在表面上通常看到的值是 0,
要隱藏其中一個零件才會看到在接觸面上的值。


下一頁:顯示結果操作

回 Inventor 應力分析首頁

結果數值項目 - 反作用力

牛頓第三定律:作用力等於反作用力

任何結構受到作用力後會有兩種情況:動或者靜止!

動的狀況比較複雜,在Inventor動力學模擬裡面討論。

靜止的狀況比較單純,在Inventor應力分析中就可以幫忙計算。

受到作用力還能靜止不動,通常表示有一個反作用力能完全抵消掉作用力。

舉例來說,一個重物固定在牆壁上不會往下掉,那表示牆壁給了重物一個相當於重物重量的反作用力支撐重物不會往下掉。

這個概念在應力分析的功能中就表現在約束條件的反作用力結果上。

要顯示約束上的反作用力,
點選約束條件,滑鼠右鍵功能表中“反作用力”結果,如下圖示:

顯示該約束受負載作用時的反作用力,如下圖示:


如前例拉伸試驗片受到作用力500N,在 Z 的"負"方向,
所以在約束上就有 500N 的反作用力,方向在 Z 的正方向,大小相等方向相反。

這個功能很重要,可以用來評估在約束上受到作用力狀況,協助確認元件的選用是否恰當。

例如機台的支撐、調整腳座的需要承載力、力矩,
螺絲的數量是否足以承受剪力或拉力等等。

下一頁:詳細結果項目

回 Inventor 應力分析首頁

2017/10/25

結果數值項目 - 常用項目

Inventor應力分析的結果數值項目可以從瀏覽器中直接選擇,如下圖示:

這些結果項目可以分成三個部分來看:
1. 常用結果項目。
2. 詳細結果項目。
3. 約束上的反作用力。

常用結果項目中有五個數值項目可以選,第一個就是預設的結果顯示項目"von Mises應力,
至於什麼是 von Mises應力 ?
簡單來說是用來評估 "延展性材料" 是否會發生破壞現象用的結果項目,
詳細的定義在英文版維基百科網頁中解釋的蠻清楚的,有興趣可點選網頁


von Mises這個項目的結果數值會跟常用結果項目的第五項"安全係數"有關,如下圖示:
安全係數的計算是以材料設定的 降伏強度或抗拉強度 除以 von Mises應力 計算得到。
要選擇使用降伏或抗拉強度,可以從材料設定中進行挑選,如下圖示:

至於常用結果項目的第二項 "第一主應力" 與第三項 "第三主應力",簡單來說就是用在對脆性材料的破壞評估,如下二圖所示:


有關 von Mises應力 跟 第一主應力、第三主應力也可以參考連結簡報檔的簡單說明。

常用結果項目的第四項 "位移",基本上表示的是結構變形的"合位移"結果,如下圖所示:
"合位移"基本上就是將 X、Y、Z三個方向的位移量利用畢氏定理合成計算出來的結果,並表示在圖形與數值上。

所以所謂的常用結果項目,
若針對延展性材料,例如鐵、鋼、鋁、塑膠等材質製成的零件,
主要就是看von Mise應力值分布的狀態,
看看安全係數有沒有小於 1(靜態負載),或者是小於2(動態疲勞負載),
跟合位移量。

若針對脆性材料,例如陶瓷、玻璃、鑄鐵等材質製成的零件,
主要就是看看第一主應力拉應力會不會超過破壞應力,
脆性材料的破壞應力要看材質跟製程決定,比較複雜,可以另外參閱連結說明。
跟合位移量。

下一頁:反作用力

回 Inventor 應力分析首頁

快速進行一個應力分析的範例

Inventor 應力分析的優勢在於將結構強度模擬工具整合在 CAD 工具中,
提供使用者一個方便快速,介面親和性極高的結構模擬工具。

以下就使用一個教科書上或者是機械工程實驗上經常會用到的拉伸試驗作為範例,
示範如何在Inventor 應力分析環境中快速進行結構強度模擬的步驟,
隨後並利用此範例說明Inventor應力分析在結果上可以提供的功能。

步驟 1.
在 Inventor 環境中先完成一個拉伸試驗片的模型設計如下圖尺寸的第 7 組:


步驟 2.
完成零件設計後,請點選功能表"環境"-"應力分析"按鈕,如下圖示:

步驟 3.
進入應力分析作業環境後,因為之前都沒有執行過,沒有資料,要執行"建立研究",如下圖示:

步驟 4.
執行"建立研究"後會跳出"建立新研究"對話視窗如下:
可以直接按下"確定"關閉對話視窗,回到操作環境。

步驟 5.
請按下"材料" - "指定"以設定零件的材料性質,如下圖示:
如果已經有給材料性質可以忽略這一步,
如果沒有給材料,請從"取代材料"欄位中選擇"鋁合金6061"或者是其他材料名稱。

步驟 6.
請按下"約束" - "固定"按鈕,並指定零件底部的面,如下圖所示:

步驟 7.
請按下 "負載" - "力",並指定在零件上方,力量大小 500N,方向請按翻轉方向為向外方向,如下圖示:


步驟 8.
請按下"解析" - "模擬",並按下確定,讓電腦開始進行計算。

等執行完畢,就可以到預設的結果項目顯示如下圖示:


有關結果的操作,後面再另外介紹。

下一頁:常用結果項目

回 Inventor 應力分析首頁

2017/10/24

Inventor應力分析軟體環境

不論在組合或者是零件設計環境中,
都可以使用Inventor應力分析指令,
從功能表"環境"中,可以找到應力分析指令如下:
零件設計環境中的應力分析指令按鈕
點選按鈕後會進入應力分析的環境,如果沒有執行過建立新研究,看到的畫面如下:
沒有執行過應力分析時,所有指令都是灰色,無法點選

必須要先點選左上角的"建立研究"按鈕,啟動一個對話視窗如下:
建立新研究對話視窗
後續再介紹內容,直接按下"確定"按鈕,建立一個新研究,
操作環境就會變成如下;
應力分析操作環境
標準的Inventor功能表規劃,
最上面一排是功能指令,
基本上的設定步驟,就是由功能表最左邊開始往右逐步進行點選設定:

"建立研究"、"指定"(材料)、"約束"、"負載"、"接觸"、"網面"、"模擬",就可以開始進行計算。

計算完成後,相關結果的功能就會從灰色轉為可以點選的狀態,如下:
有結果的操作環境

左邊是相關操作的設定歷程與結果選擇瀏覽器。

右下方是主要的操作區,同樣按下滑鼠右鍵可以執行標準的操作,
或者是相關指令的下拉選單。


對孰悉Inventor一般操作的使用者來說,進入應力分析的環境其實很容易,操作習慣也完全相同,非常的簡單。

後續再針對快速進行模擬作介紹。

回 Inventor 應力分析首頁

幾個CAE軟體的分享

以下內容係根據個人經驗進行描述,如果內容有誤或更新請不吝指正,謝謝!

"CAE"是 "Computer Aided Engineering" 的縮寫,可參考 Wiki
若從 "Engineering" 這個字來看其實範圍很大,包括電、磁、分子動力、材料或各種特殊產品製程的模擬,全列出來超過 1000 個軟體以上。

所以若將範圍縮小到機械工程相關的 "CAE" 軟體,
市場上最常用的 CAE 軟體可以區分成三大類:
結構分析 CAE,大概佔55%以上,
CFD CAE,大概佔40%,
其他 CAE,剩下的 5%。

雖然習慣說"分析",但是若從使用的本質來看,其實用"模擬"會比較貼切。

結構模擬 CAE 軟體在機械工程類的 CAE 軟體中可以說是最早出現的 CAE 軟體,
也是目前 CAE 軟體中使用數量最多的模擬類型功能軟體。

歷史可以從美國 NASA 在1960年代開始導入 Nastran 作結構模擬開始,
因為是最早出現的結構模擬軟體,所以其輸入、輸出格式就變成像是業界的標準格式,
幾乎各家後來進結構、流場 CAE 市場的軟體都會支援 Nastran 的格式。

目前在台灣的使用市場上,一般結構模擬軟體可以分成兩大類:

中、高階市場:
以 ANSYS、Abaqus、msc Nastran為主,以使用數量來說,前兩家最多。

低中階市場:
以 CAD 公司併購的 Solidworks Simulation最多,Autodesk Inventor 的應力分析次之,其他像PTC Creo Simulate、NX Nastran、SolidEdge Femap 用的使用者相對很少。

註:其實NX Nastran應該歸類在高階,功能很強、很多,但是因為直接使用NX當前後處理器,變成是CAD build in CAE,形象上刻意強調易學易用,但是其核心求解器程式跟msc Nastran同樣來源,功能很強。

這幾個 CAE 軟體在國外其實都有一定歷史,經過一連串的企業併購事件,
原始名稱跟起源都發生過一些變化。

以上指得"一般"是線性結構靜力、模態等領域,
這個領域算是最基礎的應用,可能有 95%以上都是先導入使用這個部分。

其他有一些土木用、動態、非線性、流場耦合、電磁耦合等其他領域有的是小公司獨立發展,
有的會被 CAE 大廠併購,所以在 CAE 軟體可以先從這幾家主要的 CAE 公司開始去延伸:

ANSYS
早期的 ANSYS 只作線性結構,相對 Nastran 容易使用、便宜、較低的電腦規格需求,
後來的持續發展證明,中低階市場的量對一家公司的營運成長絕對有很大的幫助,
在2010年以後,ANSYS 的成功策略(併購多種不同工程模擬軟體),
已經取代 MSC 成為全球最大的 CAE 軟體公司,
只找到2013的 CAE Market Share
圖片來源:engineering.com

其產品線涵蓋結構模擬、熱流、電磁等不同工程領域,甚至跨入 CAD、PDM、ERP、IOT等。
原本在台灣,ANSYS 是虎門最早引進與獨賣,
在台灣很多其他 CAE 公司的老闆、技術人員也都跟虎門或多或少有些淵源,
可以算是虎門衍生出來的獨立子公司、孫公司。
近年來 ANSYS在台灣的分公司將代理銷售權下放到其他公司,
打破了虎門獨家銷售的狀況,包括像嘉航、思渤也都可以賣,
2023看到ANSYS官網的代理商已經換成茂綸跟艾索科技;
其他軟體經銷商都可以跟代理商談產品銷售
ANSYS 因為進來得早,學校老師用在教學上的比例也高,
我大三跟碩班學的第一套 CAE 軟體就是 ANSYS,包括電腦版跟工作站版;
對業界來說,要找到會基本使用的工程師並不難,
因此在台灣的CAE市場中,ANSYS 有其難以撼動的地位,
在台灣幾乎是 CAE 的代名詞跟標準,
ANSYS 有出一些整合在 CAD 環境中的版本,功能比較簡單一點,問題是賣太貴,
之前在軟體公司時很少看過使用者買來用。


Dassault (Abaqus、Solidworks Simulation):
高階是 Abaqus,算是一套功能強大好用的結構模擬軟體,
尤其是在非線性領域上,比 ANSYS 強,
其技術發展跟美系的 msc Nastran、ANSYS 不太一樣,
有其法國血統的獨特之處...
雖然比較晚進台灣,但是因為其獨特的非線性處理能力,
在一些多體接觸結構模擬表現上確實比較好,
加上價格策略成功,
成功打出一片新市場,跟 ANSYS 在結構模擬應用市場上打得最火熱。
低階是 Solidworks Simulation
有分基礎 (線性)、進階(非線性加動態響應)跟 CFD 三個版本,
拜 Solidworks CAD 使用者數量龐大之賜,
Solidworks Simulation 包括功德版在台灣可能是安裝套數最多的 CAE 軟體,
因為有跟 Solidworks 整合在操作性上的優勢,
加上也有不錯的功能,在台灣的低階CAE市場上,隱然成為市佔率最高的CAE軟體,
可惜 Solidworks Simulation 跟 Abaqus 在台灣是代理、經銷商各自發展,甚至互搶客戶,
否則ANSYS應該會被打得更辛苦。

MSC (Nastran):
提到 Nastran 要特別強調一下 MSC,
原因是 "NASTRAN" 這個字是來自於美國的 NASA,NASA Structural Analysis;
因為伴隨 NASA 的航太結構模擬需求成長為全球第一大 CAE 軟體公司,
也就是因為樹大招風,被要求釋放出程式碼作為開放源以避免獨大,
所以後來有 UGS (併入 Siemens 改為 NX)、NEi (賣給 Autodesk) 都有同樣 Nastran 名稱的 CAE 產品。
但是三家公司的核心程式雖然起源相同,
經過十幾年的發展自然會有所不同的功能、效率。
MSC 在失去第一大之前,併購了包括 Marc、Mentat 等等多家 CAE 相關軟體,
有些學校也會用,我在碩班時曾經學過 Mentat 跟 Marc 一點皮毛;
可惜策略上忽略了中低階與 CFD 市場,以至於成長性不如 ANSYS;
否則在振動、疲勞、非線性材料 (Marc)上,他們家的技術應該還是最好的。
msc Nastran 在航太、汽車相關產業與一些高階研發機構或CAE高手手中還是用得嚇嚇叫,
但是一般業者比較少見。

COMSOL:
Comsol 是一套市場定位很特別的 CAE 軟體,
從一開始就鎖定在 Multiphysics (多重物理)領域,
從流固耦合到包括其他熱、電、磁等領域,因此也成功在學校領域中取得很好的成績。
因為工程師、技術主管在學校接觸過,所以知名度還蠻高的,
但是對業界來說,聽說處理複雜模型有問題,功能跟價格上其實不太有競爭力。

Siemens NX:
Siemens 是一個非常大的工業集團,在 CAx 軟體業要找到這麼有錢的大公司集團非常的少,
大概只有 Abaqus 所屬的 Dassault 集團可以相比。
Siemens 買了UG、Ideas,改名為 NX,同時取得 msc Nastran 的程式碼,
將 NX 作為前後處理器,近年給了新名字 Simcenter 3D
買了 SolidedgeFemap,取得中低階 CAD 跟前後處理器的程式碼;
買了 Vistagy,取得專門做複合材料設計、製造、模擬(搭配Nastran)的軟體,改名FiberSIM
去年2016買下了 Mentor,包括 Flotherm 跟 FloEFD、IC設計與模擬,
FloTherm 在電子熱流領域市場占有率超過75%以上,幾乎是台灣電子、電腦產業的標準模擬軟體,
Mentor Grsphics 的IC設計、製造、模擬軟體市占率也很高;
買了 HEEDS,包括Star CMM+ (高階CFD軟體)、Star-CD(燃燒模擬),
買了 LMS (機電、振動測試與模擬)
買了 Technomatix (工廠自動化模擬)...
加上 Teamcenter (PLM),
在工業界,一家公司會用到的專業軟體幾乎都有,真是有夠恐怖!!!
如果以集團營收規模計算,遠超過 ANSYS,
即使縮小到 CAx 領域,可能也已經超過 ANSYS 的規模,
以 Siemens 的集團規模,應該也不會把 ANSYS 放在眼中。
在台灣,Siemens 系列軟體不像歐洲跟大陸普遍跟有很高的知名度,
一個原因是太貴了,一個是台灣比較熟悉美系的 CAE 軟體 (留美的教授比較多...),
另外一個原因是台灣有能力使用的用戶實在太少了(悲),
經銷商跟代理商的技術支援能力也有限,
反而在中國發展的還不錯,會使用的技術人員也比較多。

Autodesk CAE:
另外有一篇介紹Autodesk CAE軟體
相較CAE軟體的前輩 ANSYS、msc Nastran,
跟大集團Siemens、Dassault 相比,
Autodesk 的 CAE 坦白說只能在狹縫中求生存,
唯一比較有優勢跟品牌知名度的只有作塑膠射出模擬的 Moldflow
偏偏這兩年在台灣、中國被台灣開發的 Moldex 3D 打得很慘,
不要說拓展新客戶,光是要留住老客戶就很辛苦;
其他的 CAE 軟體更慘,
從 Algor 併購進來的同名軟體從 2017 年開始甚至停止銷售;
後繼的 Autodesk Nastran 操作介面 (SimStudio) 發展速度又太慢,
要推到市場上有困難,在台灣幾乎沒人會用;
從 BlueRidge 買進來的 Autodesk CFD (CFDesign) 也只能在 CP 值跟操作性上力爭市場優勢;
Autodesk 官網上有關 CAE 軟體的篇幅也越來越少,
從趨勢看來 Autodesk 以後可能會放棄專業 CAE 這個領域,
專注在 CAD Embedded CAE,如 Inventor應力分析、動力模擬、Inventor Nastran(原Nastran In CAD)、Fusion 360等為主,
但是相關軟體最近幾個版本主要改善目前看來都是在介面跟資料整合性上,
核心的 CAE 功能幾乎沒甚麼改變。

PTC Creo Simulate
PTC 買下 Pro Mechanica 後整合到 Creo(之前稱為 ProE ),
這個產品在台灣的技術支援力道非常的弱,
產品本身使用操作性跟功能也不夠好,
因此在市場上雖然有龐大的 Creo CAD 安裝 Base,但是使用者很少,
能夠支援作技術教育訓練的也很少,
大部分有需求的公司都是找 ANSYS、Abaqus或乾脆建專案外包。

以上這些算是這幾年比較常碰到的CAE。

市場上還有一些其他CAE,例如:
Altair,在台灣主要產品是 Hypermesh、Hyperwork,經銷商愛發推廣有成功卡住一些特殊用戶(中船、一些自行車業);原本另外一個代理商勢流另外分出一組人成立祐謙專賣 Altair,推廣力道應該會比以往兼著賣來得強,另外還有安捷新也有。
ESI,在台灣主要市場在鑄造、板金成型等特殊領域,使用者也不多。
Midas,韓國軟體,在台灣以低價、買一送三打市場。
Flow3D,主打在 open flow 研究領域上的模擬。
6 SigmaET ,主打電子熱流模擬,代理商很認真在作資料、寄 mail 推廣市場。


國外市場上還有很多不同領域,
甚至從學校實驗室出來創業的小型、微型CAE公司,針對特殊的模擬項目開發程式,
有機會看到特別的再介紹。

其他參考文章
台灣的CAE公司
CAD / CAE軟體的教育版
CAE的個人經驗
使用Autodesk結構分析軟體的選擇與時機
幾個3D CAD 軟體分享

2017/10/16

硬脆材料鑽孔切削

硬脆材料(如陶瓷、玻璃...)與延展性材料(如中低碳鋼、銅、鋁...)在切削上有很大的差異,
最主要的差異就是來自於其破壞模式分別為脆性破壞跟延展性破壞,
另外就是其破壞強度不同,所需要的"刀具"不同。

脆性材料因為微觀下的強度很高,必須使用很大的應力才能破壞,
所以需要能夠承受很高應力(很硬)的"刀具",通常採用鑽石,
便宜的使用人造讚石磨粒黏貼於金屬刀具上,或者是以粉末冶金製程方式將鑽石顆粒與金屬粉末一起放進模具中燒結成型;本錢厚的甚至使用人工單晶讚石。

圖片來源:台鑽
一般金屬切割為延展性材料,材料的微結構比較容易發生滑動現象,
刀具硬度就不需要很高,可以使用HSS高速鋼 、鎢鋼 、氮化矽或碳化鎢等。

一般切削理論上通常是探討“恆定”的切削過程,
但是若從材料切割的鑽頭與材料間的力量變化過程來看,
基本上可以分成三段的變化,並不是恆定的:
鑽頭開始接觸被切割材料,力量從無到有;
與材料持續接觸,力量在這個階段可以視為切削理論的"恆定";
到切穿材料,力量在這個部分會從有到無。

以下從直覺來想像與解釋這三個階段的力量變化過程中的可能行為,不分脆性或延展性材料:

從鑽頭開始接觸材料的瞬間來看,
原本是完全沒有任何作用力關係到開始接觸,
鑽頭對材料施加作用力,材料對鑽頭產生反作用力,
這個力量有可能會因為鑽頭尖端的形狀、材料表面的平坦型、微結構上的材質不均勻等等各種可能因素,而產生包括正向力與側向力,
當鑽頭與材料兩者之間有側向力發生,
並大於鑽頭與材料之間正向力衍生的最大靜摩擦力時,
鑽頭就會被推偏離軸心方向,
兩者之間的力量會變成正向力與乘上小角度的側向力、跟動摩擦力(比靜摩擦力小),
所以鑽頭尖端會往側向移動,
但是因為鑽頭本身的剛性會阻止鑽頭往側向移動,
就像彈簧一樣,位移量越大,鑽頭剛性產生的反作用力越大,
阻止鑽頭尖端往側向施力方向移動,
加上旋轉的作用,鑽頭又會往軸心移回來,
就會盪鞦韆一樣,作用力會使鑽頭前端因為移動的慣性作用,
衝過軸心位置,往另外一側再移動一點距離,
然後再因為剛性往回移動,
再因為慣性衝過頭,
加上旋轉的現象而形成一種圓周振動的現象,
這種振動現象會使鑽頭進入的孔徑被擴大。

當開始進入材料後,因為多了側向材料的阻擋,
會消耗掉往側向擺動的能量,所以鑽孔孔徑會逐漸縮小,
所以孔會形成上(進入面)大下小的喇叭狀,
當鑽頭鑽孔製程設定越差,上下喇叭口的大小差異會越大。
所以一般金屬加工精密的孔徑必需分兩段、三段甚至四段加工,
先以中心鑽打引孔點,以鑽頭鑽孔(要留裕度),再以鉸刀擴孔,最後再以搪刀加工出精密公差與優良表面的內孔。

當鑽頭即將鑽穿材料穿透出另一端表面瞬間時,
因為鑽穿前一瞬間,材料抵抗鑽頭正向力的材料量變少,
鑽頭受到的正向抵抗力因為材料量變少的關係,
就像鑽頭前方的彈簧彈性係數變弱,
鑽頭會在瞬間將剩下的薄材料向外推開,
所以孔最後的材料不是被鑽頭的刃切削下來,
是先被鑽頭給頂變形破裂往外突出去,
再被隨後的鑽頭刀刃切削,
因為材料已經先往外變形,再被刀刃切削,
比鑽頭直徑大的突出材料不是被鑽頭刀刃切掉,
而是被切掉帶離的材料拉扯斷裂,因此就形成往外突出的毛邊。

整個三段過程中另外一個麻煩的現象是刀具、主軸、被切割材料、載台、機台本身結構剛性變形行為可能引起的動態行為,
一般歸納為振動現象,
可能是僅有在接觸或脫離瞬間的暫態反應,
或者"恆定"切削過程中的共振。

好,以上描述的這個過程我承認是我個人想像,但是似乎也還算有點邏輯,
我相信過程中其實會有更多因素造成的不同作用,例如:
不同刃數鑽頭、
不同排屑溝槽設計、
不同的轉速控制、
不同進給率控制等等,
都會影響到過程中的力量變化行為,
那就不是我這簡單的網頁分享可以討論的。

接下來回歸到脆性材料的鑽孔這個議題,
一樣來看這三個階段,

首先對脆性材料不會使用鑽頭,會使用磨棒,
利用比被切削材料更硬的鑽石顆粒當作刀刃將材料磨下來;
而且因為目的是鑽孔,旋轉速度最快的位置在磨棒的最外側,
所以磨棒前端可以設計成圓筒狀,中空的形狀,
在前端圓筒的端面與圓直徑內外側黏上鑽石顆粒即可。

因為磨棒前端如果是一個平面,
與材料平面接觸時,兩個平面對平面自然就會很容易發生側向滑移,
加上旋轉作用,產生一個比磨棒內外徑更大的材料磨除環狀區域,
因此剛開始接觸的速度越慢越好,進給越小越小,以避免過大的側向力造側向移動;
同樣地當磨除材料深度增加時,
因為側向移動被限制住,這個環狀區域會縮小,
形成一個也是上大下小的孔;
不同的是因為是用磨的,所以切屑跟磨棒上脫離的磨料會進入到內外孔之間,
加上冷卻液後變成研磨料,
如果這些研磨料排出得很慢,堆積在磨棒與材料之間,
等於多了一個磨削的介質,有可能會對孔產生額外的磨削作用,
因此在這個階段,排屑控制就變成非常的重要;
當磨棒即將穿出時,材料厚度會變薄,
穿出瞬間其實是磨棒把材料往外推出,使材料產生脆性破壞,裂開!
而不是磨料將材料移除,
碎屑甚至可能會要斷不斷的殘留在孔邊緣,
因此會產生比孔徑更大區域的斷裂破壞情形,
所以材料穿出瞬間,施力越小越好,速度越慢越好!

所以基本上,切削剛開始跟切削即將結束時,進給要小一點,
會對加工完成品質會有比較好的影響。

2017/10/14

組合模型前處理技巧

Inventor動力學模擬有一個很重要的功能是自動轉換約束條件,
這個功能很好用,可以協助設計師自動將複雜組合件的約束條件換算成適當的自由度組合。

但是實務上多數時候沒有這麼理想,轉換出來的自由度跟我們預想的自由度經常會有很大的出入。

要能夠好好利用這個功能,我們必須對組合件進行適當的前處理。

首先我們必需先瞭解跟注意到軟體自動轉換約束條件的邏輯 :

第一,會將“一般”的次組合視為一個所有元件一起活動的組件。

第二,計算元件之間的約束關係所留下的相對自由度,
最多5個,完全自由的6自由度必須手動加入,
這些留下的相對自由度組合會被區分成多種標準接頭,
可參考“標準接頭”

第三,如果留下的自由度是零,
這些一起動的元件會相對被視為是一個“熔接”組合。

所以如果妥善的將一起動的元件作成一個次組合,
讓程式的約束轉換計算單純化,
將約束轉換成標準接頭自然就比較容易得到預期的標準接頭組合。

因此,請忘掉軟體商業務說的好聽話,
可以直接使用組合模型轉到動力學模擬進行模擬,
因為那幾乎是不可能的。

建議還是要整理模型,
建立適合動力學模擬的次組合模型,
減少動力學模擬必須處理的約束計算負擔,
在設定與模擬執行上的效率會好很多。


2017/10/12

一例一休與七天假

2017/11/11 更新
上禮拜有關勞工權益的新聞,
就是政府要放寬一例一休的限制,
可以在經過“勞資協議”後,
彈性放寬到連續上班12天後休二天,
跟連續上班間休息時數從11小時放寬至8小時。
勞工果然是現在執政者心中最“軟”的那一塊…

政府通過的一例一休引起很大的爭議與困擾,甚至有地方政府想要抵制,
目前觀察到主要的問題包括:
資方人力調度困難,勞方加班費收入減少,物價上漲,
這些狀況透過媒體報導後,政府被罵到翻!

在一例一休這個議題之前,在野黨還提過二例,還好沒過不然在人力調度跟加班費上都會
更慘。

但是大家都被政黨跟媒體的"一例一休"議題誤導了當初勞工真正的訴求:

"恢復原有的七天國定例假日"

年輕的勞工朋友可能沒有經歷早期勞工上班 6天(每週48小時),軍公教 5天半(每週44小時)的時期。

在那個時代,國定例假日相對現在多了七天:
元旦的 1/2
青年節 3/29
教師節 9/28
光復節 10/25
蔣公誕辰紀念日 10/31
國父誕辰紀念日 11/12
行憲紀念日 12/25
每年9月底到11月中的有四天國定假日,很令人期待。

後來勞工權益高障的聲浪下,民意代表戮力爭取勞工權益博選票,
在民國89年,立法院以兩週84小時取代行政院提出的兩週88小時,連結
但是將以上七天的假取消,共 7*8 = 56小時,以降低資方的負擔,
允許勞資協議後,可調整每天上班時間多十幾分鐘,
加上取消掉的七天假,來換取每週休兩天的周休二日,
也就是雙周彈性工時84小時,分散到週一至周五。
但是仍然有許多老闆採取上6天班,然後給加班費補時數差,賊一點就搞成每個禮拜六上二小時,.週六其他上班時數可依上班日計算,而不是依例假日或休假日計算。

當時因為多數人從上 6整天(勞工)或 5天半(軍公教),改變成週休二日,
其實大家都還蠻愉快的,少掉那七天假,其實還可以接受,
畢竟每年多了52個週六可以放假,用七天來交換感覺還蠻划算的;
這真是一個好政策!

很多原本就週休二日的公司,例如像外商跟某些科技公司其實就將七天假保留下來,所以在台灣會看到有些公司會繼續放這七天假,爽...


這個制度持續到進一步要縮短每週工時為40小時,
提升勞工權益到跟中國大陸多年來的每週40小時工時相同水準,夠諷刺的...

其實每週工時40小時已經成為所有人的共識(除了資方以外),
但是勞工要求恢復以往因為實施兩周84小時彈性工時所拿掉的七天過定假日。

但是不知何方神聖主導?
主流媒體跟立法院一直把焦點放在一例一休、二例、二休的討論上,
完全忽視勞工恢復七天國定假日的要求!

是因為七天國定假日裡面中國"餘孽"的象徵太多?

是因為政府向資方傾斜?

是因為官員跟立委太笨,不懂勞工的真正需求?

留給大家想像。

2017/10/9

國中班級演講分享,家長職業與學習態度

兩個兒子念中山國中時,都碰到不錯的導師,
其中一個 A班導師不是傳統智育科目的老師,
年紀輕,在教學與跟家長互動上,有相對一般老師不同的想法,
甚至假日還會辦活動帶學生出去,
雖然有時不是很有耐心,但是算是特別的老師。
另外一個 B班導師是英文老師,教學認真對小朋友又非常有耐心。

因為兒子在 A班有點在狀況外,經常被老師在聯絡簿上告狀,
愛子心切的內人因此很努力配合老師的要求,
甚至去當家長委員(要捐錢、開會…),輪值陪小朋友晚自習等等。

國三上,老師提出了一個請求,
徵求家長來班上分享職業,一節課的時間。
這個內人就不行了,要求我去跟這群小屁孩畫唬爛。

在老師與內人雙重壓力下,只好上場表演。

其實那時候的工作在軟體公司負責教學、展示、研討會、展覽等等,
工作上就是經常對著一群人講話,
2、300人的場合都在講,區區一個班級的小鬼頭不到40人,小Case。

但是隨便呼弄過去不是我的風格,
即使是面對一群什麼都不懂的國中生;

自告奮勇當第一個,
原因很簡單,要講就要當第一個,
免得講到其他家長說過的,小朋友聽起來就意興闌珊,沒意思。
花了十幾個小時,準備了一份簡報,控制在40分鐘,留10分鐘QA,
真的台上十分鐘,台下十年工(功)。

主題分成:
職業類別簡介、
我的工作經歷跟職業、
還有家長訓話三個部份。

職業類別就是找了主計處的分類資料,
還有舉例說明學生目前在生活上直接與間接接觸到的工作類型。

再來是我的工作經歷,家教、軍校教官(預官)、機械工程師、軟體技術支援工程師。

最後是家長訓話…
不過我轉成另外一種模式,
一開始簡單提了學歷在統計數字上對工作與收入的影響,
接下來談了有關“態度”、“自制能力”對學習的影響,
還有分享騎環大台北自行車挑戰活動,路上看過兩個身體不便的車友,用他們當例子作為毅力(態度)與堅持(自制)的榜樣。
環大台北挑戰賽路線示意圖


這一次的分享有點出乎 A班導師的意料之外,
給了我非常好的評價,
甚至覺得比學校請來演講的教育專家講得更好,真是不好意思…

剛好兩個兒子的導師辦公室位置坐在隔壁,彼此也很熟,
A班導師極力跟B班導師推薦我講的內容,
因此另外一個B班導師就在聯絡簿上提了邀請,希望我去分享同樣的內容,
給了更充裕的時間,含QA可以到兩節課;
上次確實有點趕,QA跟老師的時間太短了,已經用到下課時間。

已經去了其中一個班,怎麼可能拒絕另外一班,當然說好,沒問題。

後來學測碰到其他同學的家長,
在海山中學當老師,還特地過來跟我打招呼,
感謝我分享的資訊對小孩有正面的影響,
有這種正面的回饋反應,
對花時間準備、花錢買點心 、小禮物,跟公司請假的諸多麻煩是最大的鼓勵。

職業分類網路上可以查得到,在這裡就不多說。

職業上我強調只要不偷不搶不騙、不做壞事傷害別人,
工作無分貴賤高低,
整個國家、社會需要不同的職業人員分工才完整。

個人工作經歷這裡就不提了。

家長訓話這一段,兩個老師都很喜歡,所以可以拿來分享一下。

首先我先丟蘿蔔,大家都知道錢的作用,
根據我自身經驗,從國中到大學不同階段的同學中,
若從平均數字來看,
學歷高的這一群同學,平均收入比較高,當然會有些例外,
這是很殘酷的台灣社會現實狀況。

這是108年不同教育程度的薪資統計分佈
無意間找到手機內的圖片
但忘了圖片從那來的^_^
如有侵犯授權再請不吝通知,立刻移除


接下來強調現在國中的成績並不會決定一切,
人生是漫長的,即使沒有上明星高中,只要堅持終身學習,高中學歷永遠不是終點;
但是不可否認學歷對第一份的工作機會選擇影響往往是最大的,
從各大學在3、4、5月份辦的校園徵才活動熱絡程度就可見一番,
而且國中畢業就算沒有進入明星高中,其實還是有不同的升學管道可以選擇。

所以學習要能堅持努力到最後,
有時候比的是過程中在毅力與堅持的時間長度。

因為那時後候剛騎完環大台北160K,
就舉了環大台北自行車挑戰賽當例子;
即使在有自行車器械的輔助下,靠人力雙腳踩踏要完成160KM的路程依舊是一段相當漫長與艱辛的過程,
需要強大的毅力才能堅持到最後的終點;
路上有碰到兩位身障人士憑著驚人的毅力與堅持完成160KM抵達終點,
所以要有自信,加上努力與堅持,多數人都是有機會可以騎完。

再來延伸討論“態度”的影響,
大部份的人看到騎自行車跑160公里就覺得不可能,連嘗試的念頭都沒有,
但是有少數人覺得雖然困難,但是還是想挑戰完成,
這就是不同態度的影響:

願意嘗試就有機會完成。
連試都不敢試的話就完全沒機會完成。

所以面對挑戰的態度,相對會影響到能完成不同挑戰的機會。

再來提到另外一個重點,
有了態度還需要自制力幫助;
現代環境對學生(所有人)提供了很多資訊,包括各種休閒娛樂,
每個人都想輕鬆、都想要吃喝玩樂;
相對念書是很無趣、很辛苦的,
以人性來說,花時間在念書上根本就是違反人性、違反自然的事…

但是如果有同學自制力很好,
可以抵抗很多外部的誘惑,把時間花在念書上,
在相同條件下,念書時間比較多,
成績自然會比較好。

所以同學要自問,成績不理想是念不來還是沒花時間去唸?

線上遊戲好玩,但是佔去太多時間,犧牲掉的是否划算?

大公司找員工,為什麼喜歡找學歷好的?
除了先天的聰明才智以外,
另外一個重點就是希望員工有很強的自制力,會要求自己將工作作完、作好。

所以建立正確面對學習(困難)的態度,
努力、堅持、有毅力、自制的將學業好好完成,是目前學生身份的同學最重要的重點。

同時要珍惜現在這個階段的同學感情。

另外幾篇類似文章提供參考:



努力與運氣,感恩與助人

現代人很難脫離群體生活,
尤其是在台灣這種地狹人稠 、加上國民義務教育制度的環境中,
每個人大概從懂事開始,就必須學著過團體生活,
從之前一篇分享的文章,人生遊戲,為什麼要學習? 飄移的起跑線
應該可以體認到一個殘酷的事實,那就是人生而不平等。

從開始進入學生生活開始,
在同樣年齡的團體中,每個人就會開始陷入“有意無意”的無窮“比較”,
從比玩具 、比零食 、比成績 、比放假作什麼、比父母親職業 、比零用錢 、比家裡房子大小 、比寵物 、比放假吃那間餐廳…,
真的是無所不比。

為什麼特別標示“有意無意”? 道理很簡單,
“故意炫耀”或者是“好心分享”其實真的都存在於其中。

當人與人之間有潛意識的競爭關係 、強烈的好勝性格時,
就會被認為是“有意”的“故意炫耀”,
當兩個人之間是無話不談,毫無利益衝突,有同樣嗜好 、興趣時,就會被解讀成是“善意的分享”。

在一個多人團體中,
尤其是以學習為主要目標的學生(成績排名),
跟以賺錢為主要目標的公司團體(加薪 、獎金 、升遷)中,
同樣的話出口,屬於“有意跟無意比較”、“炫耀與善意分享”,就自然會因為聽者不同的心理因素作用產生出不同解讀。

鋪陳了許久,究竟跟文章主題有什麼關係?

先從自己的故事說起,
小時候有記憶從幼稚園 、小學階段開始,家裡開電器行,環境還算小康,
年紀小也沒那麼多心機,
加上父母親本身學歷也不算高,對功課要求自然也不高,
整個生活重心就是玩、玩、玩 …

小時候發育得算早,
加上運動細胞好 、反應快 、手還算巧,不管什麼學得都很快,
玩童玩 、摺紙 、溜冰 、打躲避球 、釣魚 、作模型,
在同儕之中,都可以佔到點便宜,可以說過得還蠻爽的。

小學六年紀開始,家裡經濟狀況不好,資源自然受限,
加上年紀漸大,也逐漸可以感受到不同家庭背景同學間的差異,
一直到高三下,這六年當中,其實算是很灰暗的一段時間。

高中有幸念建中,
同學之中多的是所謂“人生勝利組”,
家境好 、父母親社經地位高,成績又好,
有的長得高又帥,還多才多藝;
在那種精英同學環境中,
說真的只能藉著打籃球 、玩橋牌來紓解心裡對自己各方面狀況都不如同學的壓力,
還好我是本來就很少拿第一名,加上進建中也是吊尾巴的成績矇上的,
對成績不如人這一點看得很開,打從心裡就認定是理所當然的事,
不過像有些從小學到國中在班上甚至在學校沒拿過第二名的同學,壓力就大了。
所以"體諒"、"同理心"其實必須很有智慧或者自己真的在逆境中體會過,
狀況好的人多半很難體會狀況不好的人的困難。
要別人多努力就會有收穫,根本是屁

高中時期對於自己未來不確定性的恐懼感,跟一點點的好勝心,
讓自己在課業上不敢因為相較不好而放棄,
總覺得至少也要做到某個程度以上才對得起自己,
所以應該算是有符合"飄移起跑線"文章中努力前進的同學;
成績從高中一年級全班倒數前五,留級邊緣,慢慢進步到高三最後一學期有到中段後一點,
大學雖然考不好,也還有成大可以唸。

以現在常見的說法,成大算是台灣頂大之一,
但是對建中的自然組學生來說,
大學只有台大跟有醫學系的學校,
像我還會去注意清華交大的,都是算成績差的;
至於成大?在那裡?只聽過成功高中,還有成功大學這一間?
一直到填志願才知道原來成大排在台清交之後(工科)。

不過中學那 6 年家裡給我的印象是經濟狀況不好,加上父母親年紀大,
好勝心也沒強到非念台清交不可,心裡也不想重考,
既然大家說成大也還不錯,就去念了成大。

考慮到家裡狀況不好,念生物系出來工作不好找,
所以從一開始就打定主意要轉電機或機械,
後來也成功轉到機械,
本來只想趕快畢業出來賺錢減輕家裡負擔,沒打算念研究所,
專心準備預官考試,中了兵工科,
帶我大三升大四暑期實習計畫的指導老師,在專案結束繳資料時問我念研究所的打算,跟說明了一下念碩班的待遇,
算一算念碩班有錢領,兼家教也可以賺一些,
準備考預官同時也報名了碩班考試,
在沒準備的情況下只備取矇上了當作考練習的中山機研,其他台清交成都沒上,讓老師失望了,後來碩班口試還剛好又碰上同一個老師,超級巧的!

唸完碩班 、當完兵、上班,退伍一年多的時間內,娶妻 、生子 、母親過世,
剛退伍那幾年人生變化之大,以前作夢都沒想到。

隨後工作跟家庭開始進入穩定發展的階段,
自認努力工作,隨著年資增加,加薪 、升小主管,
人生在經過一連串的努力下,雖然箇中仍有酸甜苦辣,但也算逐漸進入小康…

就像“飄移的起跑線”所描述的,在中學時期我就隱隱約約理解到人生起點不是公平的,
但是只要願意努力,就有機會改變到終點的狀況,這一點我一直相信不疑的。

直到有一天在公司蒸飯間跟一位年齡相近女同事的對話,
改變了“努力就有獲得”的觀念 …

這位女同事工作很認真,但是學歷不好,
夫家的觀念傳統,
兩個小孩差了點年紀,
老二出生狀況不是很好,需要費心照料,老大偏偏會吃醋找麻煩,
老公又不幫忙,真得是蠟燭兩頭燒。

有天在蒸飯間碰到,
她突然心有感慨的對我說:“你的運氣真好!”

第一瞬間其實感覺不太愉快,
想反駁她其實我一直很努力、很認真,才有今天這個小小成果跟機會,
但是突然間我想到她的狀況跟處境後,突然心有所悟,
回了她一句:

“我的運氣真的是很好!”


努力真的一定會有很好的成果跟回報嗎?

答案是不一定!


而且殘酷的是對大部分的人來說,付出的努力跟回報常常不成正比。

努力過後要獲得成果其實還受很多因素影響,
除了人的先天條件以外,
環境、共事的人、時機都很重要 …
總結來說就是要“運氣”好!

有很多成功的人看到這裡一定也會覺得忿忿不平:我明明很努力的!

但是現實中,有很多不是個人努力的因素會形成不同的障礙。

帥哥美女作業務銷售就是在第一印像上佔便宜,
至少不會一下就被拒絕,也就是現在經常被提到的“顏值”,
雖然說不可以貌取人,但是現實就是殘酷的。
但是長相、身高不是自己努力就可以改變的,雖然現在整型也很流行,有機會可以改。
加上這幾年在媒體的吹捧之下,加上修圖軟體、化妝技術精進,
以貌取人的情況在這幾年來只有更加嚴重。

就像武俠小說中的天生練武奇才,
有的人就是體力好 、反應快,
自然在各種運動項目上會比較有優勢;
在學生時期,運動好的男生容易出風頭,
連把妹都會因為在運動場上的表現而相對其他同學佔盡便宜。


聰明才智就更不用說了,
有些人晚上 9 點上床睡覺,
回家看電視、玩遊戲、學鋼琴、學小提琴,沒有補習,
考試成績照樣狂電99.9%的人,
努力唸100年也不會懂的東西,就是有人翻一遍就懂。

更可恨的是怎麼會有人,家裡有錢、又會念書、長得又高又帥、又會運動、彈吉他、拉小提琴,真是不公平...

所以千萬不要再用努力就會有成果去欺騙凡夫俗子,
有些人天生就具備了神等級的條件
相對他們所能達到的成就,豈是一般凡夫俗子所能企望的!

我在勸人自暴自棄,放棄努力?!

不是的,有努力不一定有成果,但是沒努力更難有成果。

我想表達的是:

有能力透過努力取得成果的勝利者,其實要感恩。

相對其他同樣努力但是卻無法取得相同成果的人來說,
先天的條件好是一種運氣,
時機點對而成功是一種運氣,
努力的過程中不管碰到貴人或是鯛魚,都給了幫助、激勵或磨煉、刺激,從某個角度來看也是運氣,
種種不同層面的運氣,讓個人的努力獲得了成果。

從蒸飯間的一句短短的“你運氣很好”,
讓我對人生有了新的體驗,
原來我是如此的幸運,
雖然既不會吟詩作對也不會半樣樂器,
身高不高,皮膚又黑;
但是父母親給了我健康的身體、還可以的頭腦,長相至少看起來也不會惹人討厭
雖然不是穿金戴銀卻也不愁吃穿住用,有完整與幸福的童年

大學雖然沒考好,先去念生物系,卻有幸認識了未來要共處幾十年的另外一半,
願意在我困難的時候嫁給我,
幫我生了一對可愛健康的雙胞胎兒子,
來得及讓母親抱在手上當了一個半月的阿媽。

成績勉強符合資格轉到機械系,工科在台灣真的在畢業後比較好找工作,
退伍找到的工作雖然不是很好但是也還算不錯的收入,
而且碰上不錯的主管跟幾個不錯的同事;
這樣的人生有什麼好抱怨的?

所以我是有努力以取得小小的成果,
雖然還是有所不滿,但是真的不可否認運氣很好,

我沒有一些好的先天條件,
如果沒有貴人相助,
如果沒有在剛好的時機點進了某家公司,
即使我再努力,現在的小小成果也不會是我的。

當我認知到自己是幸運的,
就可以將一切的不順視為是一種磨煉,
工作上的不順遂與壓力,
父親最後九年癱瘓在床上的照顧勞心勞力,
這都是人生中的一種磨煉。

而且如果自己還有能力去幫助別人,這更是一種幸運,
有多少人有多餘的能力可以幫助別人?
而且不求回報,心安理得、自由自在的生活?

當工作上可以脫離與人競爭加薪、工作表現、升遷的想法時,
很多事情會看得更清楚,
對工作的看法也不同,
工作起來上也更愉快。

希望有機會看得這篇個人感想的朋友,都會有很好的運氣,讓自己的努力可以獲得成果。

在有能力之餘,也不要忘了感恩跟幫助別人。



2017/10/7

自行車爬坡訓練與騎乘注意事項

每個人在運動時會不自主地使用身體上具有優勢的肌肉群,同樣的,如果習慣騎平地,自然而然地會一直強化訓練到騎平地所用到的肌肉群,一轉到騎山路去,用力位置不同,使用到的肌肉群可能就沒有足夠的力量跟耐力應付爬坡所需。

所以想爬坡,就必須多去找山路練習,只在平地上練習是絕對不夠的。

爬坡首重節奏,呼吸的節奏、踩踏的節奏,兩個都要顧好,如此一來才能在長途爬坡上穩定前進。

呼吸的節奏跟踩踏節奏其實是相關連的,踩踏節奏亂,自然呼吸就會亂,呼吸一亂,出力踩踏就會變得更沒效率而耗力。

在這幾年有一個知名單車動漫“飆速宅男”,其中有一段就是第二天比賽時,主角小野田帶著隊上狀況不好的衝刺主將田所爬坡時,要田所跟著唱歌,其實就有調整呼吸與踩踏節奏的作用;不過實際上除非原本的身體素質很好,否則其實穩定有用,但是要恢復體力很難。

除了節奏以外,騎乘的姿勢上將坐墊略微拉高一點點,有助於增加身體重量對踩踏的幫助;稍微坐前面一點出力加速、稍微坐後面一點休息緩和,甚至稍微站立起來抽車,交替使用不同的肌肉群出力,會有助於讓局部肌肉獲得休息的機會。

除了騎車練習爬坡以外,平常練習深蹲 、爬樓梯 、跑步其實也都有幫助練習腿力。

總之,騎自行車爬坡就是需要腿力跟心肺能力,以前帶剛開始練習的朋友爬山時,會邊騎邊鼓勵跟提醒,後來朋友說他喘到連話都說不出來,我卻可以邊騎邊說話,其實這也是需要一段時間的鍛煉才有辦法。

所以訣竅?
沒有,只能多騎多練習。

網路上的廣告,這兩句話可以改一下:
喜歡騎車爬坡的人腦袋都不正常!
可以騎得過的坡都不是坡!

健身房中有一些針對騎車爬坡會用到的肌肉群提出鍛煉方式,
我覺得還蠻有參考價值的,
像我爬坡算是很弱的,
健身房中提出的幾個訓練項目對我來說就剛好都是很吃力的部份,
有興趣的可以參考:
單車時代的爬坡肌肉群訓練

2017/10/5

自行車爬坡硬體心得分享

腳踏車價格可以從幾千到幾十萬,其中的差異並不是只有品牌價值的加乘作用,而是元件等級跟量產規模的差異。

一台自行車的組成,我會簡單分為車架跟傳動系統以及配件三大部分。

車架部分包括了主要的車架、前叉、(避震)、龍頭、把手、煞車、坐墊、座管等。

傳動系統部分包括了變速系統(含前後變速與鍊條)、輪組(含輪圈、花鼓、鋼絲與輪胎、內胎)。

配件部分像碼表、水壺架、車燈、車袋等等。

這三個部分所使用到的元件,依據不同材質、工法、品質自然就會有不同的價格。

像車架常見材質有鋼、鋁、碳纖三種,每一種又分不同等級用料,所以車架價格從十幾萬的鈦合金鋼材、碳纖維複合材料到幾百塊的低碳鋼都有,主要差別就在重量、強度、品牌。

變速系統有近十萬的電子變速跟通勤用的幾百塊,其他元件也都有相當大的價格差距。

所以自行車基本上可以說是一個非常高度客制化的市場,從車架可以配合騎士身體尺寸訂製到自由選配不同元件來組合成一台完整的車,再加上各種不同的配件、衣服。想要一模一樣還真難,即使是專業車隊也會有不同車架尺寸的差別。

回過頭來自行車爬坡的硬體裝置是如何配備?

基本上的原則就是車子輕,加上慣性小的輪組;另外就是騎士的體重越輕越好(以同樣的出力、功率為基準),如果心肺又強就更理想,心臟可以承受更高的踩踏轉速所造成的長時間、高心跳速率。

對使用者來說,從實用角度看,要先確認會想爬哪一種坡?長坡、短坡、陡坡、緩坡...,騎乘的頻率多高?

連續性、長途,累計爬升高度超過2500以上,車子好壞差很多,甚至會影響到能不能抵達終點。

中短距離,省道上丘陵地形緩上緩下、過橋,那車子雖還有點影響,主要差別在快慢,慢慢龜,意志力夠,應該一定到的了終點。

嚴格來說選車硬體規格真的沒有標準答案!往往是因人而異,實務上自行車的規格會跟著主人的狀況進化,從一開始一台 1 萬嫌貴,到騎上癮的時候,可以花8千塊買碼錶,花5萬塊買輪組。

所以如果確定喜歡往高度600~1000以上的山路鑽,口袋深度也夠,建議還是多花點錢直接上碳纖車,重量比較輕,再加上低框輪組+輕量化內外胎降低轉動的慣性,讓力量跟功率輸出到往高度前進上,而不是用在抵抗慣性作用上。

除了車架與輪組,另外要注意變速系統齒比配置,若經常會挑戰陡坡的山路,變速系統要注意齒比是否適合自己的腳力,免得經常要牽車爬山;例如前變可以用三盤(50、39、30)或CT盤(50、34)、後變可以選擇較大齒比範圍的飛輪組合(例如從11~28或32、12~28或32),當腳力不夠的時候,就會很慶幸還有輕檔可以變,不用下來牽車;當腳力夠的時候,可以換飛輪、齒片。

當然口袋深度不夠的就請練另外一種硬體,人!減肥,爬樓梯、深蹲、跑步、重訓等練腳力。

自行車騎車爬坡的坡度

騎車爬坡一直是我最傷腦筋的障礙,尤其是坡度較陡(>6%)的坡,對我來說都是難以長時間應付的。

網路上有許多文章介紹騎車爬坡,包括器材、訓練、對應等等,試著整理一些來讓自己作為參考。

首先介紹坡度的單位,
一般人都會習慣使用以前小學、國中學到的角度觀念來描述道路的坡度,
但是在道路上一般來說是不會用角度來描述坡度,
通常是用百分比 % 的觀念來描述。

百分比描述坡度的定義是垂直爬升高度除以水平投影距離後乘以100%。

若移動距離投影於水平面的的距離為H,垂直移動高度V,
那這一個路段的坡度S 就是 S = V/H*100 %。

例如水平距離50公尺,垂直上升高度4公尺,4/50 = 0.08 = 8%,也就是坡度為 8%,
在三角函數裡面的計算方式就是 正切 (Tangent),
8% 相當於幾度? 答案是 4.574度。

8% 坡度,角度約4.57度,實際移動距離(斜坡)約50.16,跟水平投影距離50 差距非常的小。
以下提供一個坡度對照表可以作為參考:

坡度與角度對照表
以及對應參考路段
表格
如果對比到樓梯:
小學等供兒童使用之樓梯一階高度最多 16cm,深度至少26,換算坡度為 62%,約 31.61度。
公共場所樓梯一階高度最多 18cm,深度至少26cm,換算坡度為 69%,角度為34.7度。
住宅等私人場所樓梯一階高度最多 20cm,深度至少24cm,換算坡度為 83%,角度為39.81度。
其他場所樓梯一階高度最多 20cm,深度至少21cm,換算坡度為 95%,角度為43.6度。

在車行道路與人行通道設計上也對坡度有所要求:市區道路設計標準...

其中縱向坡度並沒有限制,僅要求配合地形設計,
但是在直線路段上,橫向的坡度不得大於4%,
若在曲線路段則不得大於8%。

例如市區道路在人行通道上,縱向不得超過12%。

在山路上有時會看到陡坡的交通號誌跟註記坡度如下:



所以一般來說因為視覺跟錯覺上的影響,
我們以為的道路角度,
其實跟實際上的道路坡度比較經常是大很多。

像一些有關45度、60度的道路其實基本上都不太可能存在,
沒有輪型車輛開得上去,
重心只要跑到輪子支撐範圍之外就會翻車;
往下衝只要重心還在輪子的水平投影面積中都還有機會。

事實上不同路段在講坡度時也要注意平均坡度跟實際坡度的差異,
有些路段是一路平均上去(像中社路 6.07%),
有些路段是前、中段緩和,後面陡上(風櫃嘴 6.47%、武嶺 6.71%),
騎起來感受可完全不同,
一路騎6%像我這種肉腳雖然辛苦但是勉強還能應付,
但是一碰上那種8%以上的坡,撐不了多遠就得下來牽車。

所以世界級的比賽會有一個坡度分級的計算分類,Bergwertung


當計算值 <= 20 為四級坡,大於20小於50為三級坡,大於50小於120為二級坡,大於120小於200為一級坡,大於200為HC級(超級)坡。

其中的平均坡度取 % 的數字,例如 6.71%就直接使用 6.71帶入公式,總爬升量使用公尺,是路段中所有爬升的高度累計值,
計算公式中因為有平均坡度跟總爬升高度兩個值,所以距離的因素等於也被放進去計算,
所以如果爬坡的長度不夠長,基本上在環法分類中都是比較簡單的坡。

像埔里到武嶺(西進)、七星潭到武嶺(東進)都算是HC級坡,楓林橋到風櫃嘴為二級坡。

有網友建立了“台灣單車百岳”的網站,可以給喜歡騎車爬山自虐的朋友作參考。

2017/10/2

好文分享 : 【人生遊戲】為什麼要學習:飄移的起跑線

好文分享

最近看到同學轉寄的一篇文章,
利用一個遊戲讓小朋友體認到先天的現實(家庭、個人資質)是不公平的。
但是還是不可放棄後天的努力學習,
努力學習即使無法改變先天條件上的差異,
但是絕對有機會改變現狀讓未來變得更好。

【人生遊戲】為什麼要學習:飄移的起跑線

今天,我帶孩子們玩了一個殘酷的遊戲,
非常殘酷,但非玩不可,
因為我得讓他們理解這世界的運行法則。

這個遊戲靈感來自於潘怡如老師,
當時我看到這個遊戲玩法,
大為震撼,剛好教到荀子《勸學》,
荀子很努力告訴大家,學習很重要,
所以我決定幫荀子一把。

「課本闔起來,我們到外面空地集合,
老師帶你們玩一場遊戲。」
進度告一段落,我跟學生們說。

「喔耶!要玩什麼遊戲?」大家顯然很興奮。

「等下你就知道了。」我賣個關子。

學生很迅速的集合完畢,
眼尖的學生發現,
離他們前方不遠處有五罐飲料。

我告訴他們:「這五罐飲料是給你們的,
但只有五個人能喝到,哪五個人呢?
就是最快跑到飲料放置點,並且拿到飲料的人。」

「哦哦哦!」幾個學生起跑動作馬上擺出來了。

「等等,我沒說從這開始跑啊!」我阻止他們。

「我會問10個問題,你符合敘述就向前一步;不符合,就向後一步。」我解釋遊戲規則。

學生以為我要考課文問答,紛紛屏氣凝神。

「你是獨生子嗎?是的向前,不是的向後。」
這是我的第一道問題。

「耶!爽啦」「蛤?」「為什麼?」
顯然問題出他們意料之外。

有人向前,有人向後,差距拉開了。

「你跟雙親一起生活嗎?是的向前,不是的向後」我接著問下去。

差距又被拉開了,伴隨著得意與失落。

「你的父母會陪你讀書嗎?會的向前,不會的向後⋯⋯」

一題接著一題,每個人的起跑線不斷在飄移。

「好,最後三題。」

「從小到大,你的成績幾乎保持在班上前10名的,向前一步。」

狀況突然改變了,有些剛才一路退的學生,
開始緩緩向前移動,像冰河般,慢而堅定。

「除了教科書,你有保持閱讀課外書籍的,請向前一步。」

嘩!冰河又緩緩前移了一點。

「你對未來非常明確要念什麼科系的,請向前一步。」這是最後一道題目了。

學生們的起跑線就此確定,
只是,有的前,有的後。

「好了,我們比賽準備開始,當我數到三,
你們就向前衝,先跑到並拿到飲料的,那罐飲料就歸你。」我正式宣布比賽規則。

1、2、3,開始!

有的人衝很快,一轉眼就快到終點;
有的人明顯落後,卻也奮力追趕;
也有一些人,顯然放棄比賽,站在原地。

比賽在一瞬間結束了,
五個優勝者開心的高舉他們的戰利品。

「好,大家圍過來,隨意坐下。」

「你覺得這場遊戲公平嗎?」我問。
「不公平!」沒搶到飲料的學生喊得特別大聲。

「為什麼?」
「他們站那麼前面,先天優勢太大。」

「沒錯,各位,但這就是真實人生啊。」我說。

接下來是一陣默然。

「你剛明明落後,但為什麼跑?」
我問一位跑的認真卻沒拿到飲料的同學。

「我想說有跑有機會。」他靦腆的回答。

「那你呢?你為什麼不跑。」我問另一位學生。
「差距太大了,我追不上」這位學生語帶無奈。

「不知道你有沒有發現,前7題都跟你先天家庭環境有關,那不是你能掌控的;但是後3題呢?」我問學生。

「跟後天學習有關。」有幾位學生反應過來了。

這代表什麼?

人生本來就不是一場公平的遊戲,
M型化社會、貧富差距、階級再製⋯⋯
都是我們常用來定義的方式。

但是我們可以一步步扭轉劣勢的,
靠什麼?靠不斷的「學習」。
也許它像冰河般緩慢,
不過千萬別忽視它的力量,
因為總有一天,它會改變整個世界的地貌。

我們的人生也是如此,
你必須很努力,才能扭轉一點點劣勢,
你會因為差距太大就不跑嗎?
那太傻了。

因為,跑了雖然不一定追得上,
但是一定會比你現在更好!
學習也是。

今天是教師節,學生的貼心感謝我銘記在心,
但我更希望他們做到的,
是找到人生導師,努力跟他學習,
把那些失去的、沒有的、落後的,
一點一滴的追回來。

這就是人生,
「不公平」是它的本質,
但可以讓「瘋狂學習」成為你最強的特質。

出自丹鳳高中歐陽立中老師的文章


有感而發,寫了一篇“努力與運氣,感恩與助人”,純分享。