自動化設備產業鏈分享

自動化設備包含各種標準(如車、銑床...)、產業專用(飲料杯封蓋機、射出成型機、輪胎組裝設備...)、客製化設備(自動化物流設備、研發設備...)等，
不論設備屬於何種類型，
基本上完成一台設備需要的材料可簡單區分為機構件跟電控件，
加上人工(專業服務)整合成為一台完整的機台進入到使用者端。

所以產業鏈上若比照一般慣用的上下游產業鏈來看：

上游：
材料、元件供應。

中游：
元件整合設計與組配、測試。

下游：
銷售與服務。


自動化設備上游產業狹義的定義來看有三大類：
元件供應商、零件加工製造公司、專業技術服務公司三種。

元件供應商，例如：

驅動元件：馬達、氣缸...
傳動元件：齒輪、皮帶、螺桿...
導引元件：軸承、直線軸承、直線軌道...
感測元件：極限開關、光電開關、溫度、光、電、影像檢測...
控制元件：液氣壓控制閥、按鈕開關、單晶片、PLC、馬達控制器/驅動器/變頻器、PC、軸卡、控制卡、IO卡...
結構型材：型鋼、鋁擠型...
五金：把手、樞紐、調整腳座、移動輪...
其他元件、模組化產品供應商。
這些元件通常是原廠透過經銷商，甚至是專業五金行進行銷售。

零件加工製造公司
另外有文章提到過一般設備公司很少會自己加工製造零件，最多是修改零件，將零件委外給備有專業機床的公司，
這些專業機械加工廠，很多都是小型公司，老板兼師傅，或者是請一些師傅幫忙，相對間接成本較低，但是因為長期操作與使用加工機，技術能力強就有接不完的單，
數量最多的就是焊接、車床、銑床、磨床、鈑金(雷切+折等)，鑽跟切斷幾乎都是必備，
另外有些廠商會重資購買大型或高精密或特殊加工機，專門製作一些特殊零件，在市場上也另有其特色。

專業技術服務公司
這一個部份比較特別，例如有的公司要量測振動、要作結構分析、熱流分析，
但是自己公司沒人會，
而且可能還要買器材、軟體，要找人，
但是這些特殊需求的量分攤這些費用支出划不來，急著用時間上也來不及，
那就只好找具備相關專業技能的公司，將相關服務委託外包，
之前在 CAx 經銷商工作時就有經手過包括：應力分析、熱流分析、Inventor導入輔導、參數化設計模型製作、客製化軟體應用課程等等，都可以跟廠商收取一些專業服務的費用；
另外一種"特別"狀況是將規劃、設計、搭配設備委外設計、製造的服務；
以上這些"特別"服務項目部份原本屬於設備公司應該自己作的工作，但是因為人力/能力/時間因素而必須委外，透過規格洽談將專業工作外包；
其他常見的就是振動量測、雷射測距儀精密量測、噪音量測、行銷動畫製作等等。

自動化設備中游產業
其實就是設備廠或設備單位自己，
包括設備公司，主要工作就是規劃、設計、組配等，
有時會將組立、配管、配電等工作外包給下包商。

自動化設備下游產業
在設備交付給客戶前，中間經常會有經銷代理的公司，這種現象尤其是國外設備最常見，
經銷代理商在設備廠跟客戶中間安排負責談訂單、議價、行程安排、工廠參訪、會議討論、售後服務等；
只有少數大型設備公司自己也有在台灣設立分公司，例如優貝克(ULVCA)，會完全跳過經銷代理商，直接由台灣分公司處理。

所以要開一家設備公司其實也很麻煩，上下游資源都要建立完善，公司才能很順利的運作。

參考：
1. 機械業產業鏈報告，2004，劉信宏
2. LCD產業鏈報告，2004，黃仲龍

零件上的鑽孔攻牙設計注意事項

零件固定經常會使用螺絲固鎖，

因此鑽孔攻牙是在零件設計上幾乎是必備的，

鑽孔攻牙雖然看起來簡單，卻有很多小細節需要注意。

首先是孔的型式，
常見的有通孔，相對的有盲孔，
再來是一種直徑尺寸到底的直孔，相對的兩段直徑尺寸的沉頭孔，或錐孔，
最後是孔內有螺紋(牙)，相對的沒有螺紋，
螺紋的規格又更多了，公制、英制、平行、錐度、管用…

Inventor 2019 孔特徵對話視窗

以上幾種型式可以組合成多種孔的型式，
在 Inventor 的孔表格標註中總共有50幾種組合(不含螺紋規格變化)。

Inventor 孔註記型式

不過其實常用的還是直孔(通/盲孔、有/無螺紋)，沉頭孔、埋頭孔，再加上接管用的椎孔(管牙)。


如果沒有特別要求孔尺寸的精密度，一般的孔會以"鑽"的方式製作；
如果是精密直徑尺寸的孔，通常是使用較小尺寸鑽頭先用"鑽"的方式做一個小孔，
再以絞刀"鉸"出精密直徑尺寸的孔，鉸刀移除材料的方式跟鑽頭不同，可以製作出內徑尺寸較為精準 ±0.1 的孔，
精密直徑尺寸的孔一般會稱為“鉸孔”；
如果要作到 0.01mm 的更高精度就必須使用“搪孔”，
不論鉸孔或搪孔，基本上都會先“鑽”一個小直徑的孔，再“鉸”或“搪”到要的孔直徑尺寸精度跟孔內的光滑程度要求。

至於孔的位置精度會跟使用的設備與操作方式有關，
例如像一般直通孔算是最常見也是最容易進行加工的，
通常少量且位置精度要求不高的情況下，
以人工使用鑽床搭配需要的鑽頭直徑直接鑽就對了！

圖片來源：Makita

相對的精度是 0.5 mm 起跳…

如果是大量的直通孔，就會上CNC鑽/銑床，

圖片來源：ProArc

以程式控制進行不同孔徑跟不同孔位置的鑽孔，
其實現代CNC的精度很容易可以做到位置精度在 0.1mm，
相對人工手動鑽孔尺寸精度在 0.5mm 好很多。
但是如果材料是軟材料，例如塑膠、橡膠、鈑金等，
因為固定變形跟加工變形量較大的關係，
孔位置精度就很難很準，
如果在鈑金件上標示孔位置精度要 0.1、0.5 mm，是很容易被加工師傅心裡暗幹外行的。

如果在工件上有多種孔或不同尺寸，必須更換鑽頭，
每更換一次鑽頭就會浪費一點時間，
增加作業成本，
孔徑、螺紋變化大時累積的作業成本就很可觀，
在零件加工製作程序成本上就會有很大的影響。

既然孔的型式有這麼多種，
設計上當然就要小心注意相關的配合要求，
尤其是要注意加工上的限制與衍生的成本問題。

大量製造塑膠跟橡膠製品的螺紋孔，如果講究，通常會在射出時直接埋入螺紋襯套，

不考慮頻繁拆裝的乾脆留個小孔配合自攻螺絲，根本不鑽螺紋；
很多木製品也是用這種方式，木製品更省錢的方式是直接打空壓釘，鑽、鎖的動作全部都省略掉。

直孔另外一個要注意的是深度與直徑比，
小直徑鑽頭的強度自然會比較差，準直度也容易受到外力影響，
直徑小於2、3mm的孔或螺紋要鑽孔甚至深孔，其實是很困難的，
尤其一般市售的鑽頭直徑配合的長度會有一定的限制；
通常深度在直徑 5倍 以下都算是容易鑽的，以手動鑽床通常不會有太大的問題，
甚至對一些大直徑，或相對鑽頭軟材料(例如木頭、塑膠等)，10 倍的深度直徑比通常也很容易，
所以如果加工材料硬度高、或者使用小直徑鑽頭，就要小心深度與直徑比的限制，
不過一般來說，機械設備零件少有深孔加工的需求，
但是在模具業，因為模具內的冷卻水路需求，
深孔加工在模具加工業就相對是很常見的需求，
加上模具鋼通常比一般中低碳鋼硬，
也配合開發出不同深孔鑽方法與工具，
不過更進步的技術會以3D金屬列印出異形水路，
擺脫以往的直孔鑽孔加工，
有點離題了…

前面的描述在於提醒要注意鑽孔深度跟直徑比例要在一定的合理範圍內，
太大會很難加工，必需使用特殊鑽頭，自然會增加成本。

第二個可以留意的是沉頭孔，
一般沉頭孔是屬於大小直徑組合的螺絲鎖孔，
雖然大小直徑可以自由指定，
但是實務上有符合各國標準尺寸的沉頭孔成型鑽頭，
也就是鑽一次大小直徑的孔就可以完成沉頭孔鑽孔，
不需要換不同直徑的鑽頭鑽兩次；
在加工時間成本上會比較有利；

內六角螺絲用沉頭鑽頭，圖片來源：蘇氏精密

埋頭(平頭)螺絲適用的錐孔也是：

埋頭螺絲用沉頭鑽頭，圖片來源：蘇氏精密

如果埋頭或沉頭的大小徑指定其他尺寸規格，那就要換鑽頭，時間成本就會增加。


第三個要注意的是攻螺紋，
螺紋的規格還蠻多的，
首先是一般常用在固鎖用的公制或英制螺紋，
不同螺紋徑又分牙距的細牙與粗牙，
還有根據特定用途的螺紋規格，
例如管用螺紋，一般又稱管牙，
又分平行或有錐度的管牙，
所以攻螺紋要決定螺紋規格、直徑、粗/細牙，
還有螺紋深(長)度…
其中螺紋深度一項最容易被忽略，
原因是一般市售螺絲攻不同直徑有一定的螺絲攻長度，
如果要攻深螺紋要買加長的絲攻，成本就會比較高，
不是想攻多長的牙都可以。

補充一點，盲孔攻螺紋要特別小心，一般螺絲攻尾端是有錐度的，所以實際上標示 12mm 的螺紋深度，可能只有8～10mm 螺紋有攻完全，剩下的2～4mm其實螺紋徑會太小，螺絲會是不進去的；
也就是如果預計螺絲有10mm長鎖進螺紋，螺紋深度至少標12mm會比較保險，甚至要標到15mm深。

另外攻牙通常需要先鑽一個小孔徑的孔來使用，參考連結，
孔太大螺絲配合間隙會太大，
孔太小攻螺紋會比較費力耗時，甚至造成螺絲攻損壞；
如果是攻盲孔，甚至會分引孔，第一攻、第二攻跟第三攻，
總共四次，牙才能攻完全，
當然這是比較講究的加工方式，省錢的作法就是引孔，使用第二攻尺寸完成螺紋。

孔螺紋加工會根據材料不同而不同，
機械上的鈑金件，有的是直接攻螺紋(至少要有2~3個以上的螺紋)，
講究的會鑽孔加拉帽或焊接螺帽，那在鈑金上鑽一個孔配合拉帽或螺絲即可：

拉帽，圖片來源：螺峯金屬

有的是利用冲孔的餘料作螺紋...

一般鑽孔攻牙並不難，而且數量就是必須配合元件或一定的鎖固強度標準，
主要差別還是在於對加工時間成本的影響，
當然特殊尺寸鑽頭、絲攻的成本也是要小心注意，不要故意挑奇怪的規格。



參考資料：
YAMAWA，加工問題之知識錦囊
碧威網頁，鉸刀
UNISIG，深孔鑽

有關 UBike(YouBike) 的使用

可以騎自行車上班對我來說是一件很幸福的事情，
將騎車運動跟上班通勤結合在一起，
距離、路線條件適當的話，
騎自行車上下班甚至比開車、坐公車還快。

一開始是騎新北市推的藍白色公共自行車，

圖片來源：ETtoday

好在當時的市長(朱)很果斷的停掉，
改引入台北市運作已經很成熟的 UBike 系統，
現在新北、台北、桃園的 UBike 可以互相騎來騎去，
雖然通常不會有人特意騎很遠，
但是對居住在縣市交界的居民來說，
經常會來往兩縣市之間，
同一個系統這是非常、非常重要的。

另外像新竹、台中、彰化部份地區也有引入 UBike 系統，
只要在一個區域註冊過，
其他地區都可以直接使用，非常的方便，
例如去大甲、竹南、高美濕地也都有，

更新：新增嘉義、高雄、台南、苗栗、屏東現在也都有Ubike。

圖片擷取自：微笑單車網站

從一開始六都中的台北、新北、桃園、台中使用 UBike系統 (KMT市長與巨大集團)，

另外兩都：台南跟高雄，陳、賴兩位市長充分表現出硬頸的精神，
硬就是要台北用的系統不同，
DPP市長不願意給巨大集團，
高雄市給美利達集團；
台南超厲害，市政府交通局自設系統，
因為是各自建立獨立於 UBike的不同系統，
所以到了高雄、台南必須要另外註冊，
台南線上註冊網站：https://tbike.tainan.gov.tw/Portal
高雄公共自行車線上註冊網站：https://www.c-bike.com.tw/Portal

更新：高雄於2020/7開始使用UBike 2.0系統，台南也開始改用UBike。

相對雙北的 Ubike 站點數，加上台中、桃園，
高雄跟台南的公共自行車站點與車數自然會少很多，這對經濟規模來說很不利。

我第一次騎高雄綠色的公共自行車時覺得好重，而且還沒有變速，
而且借還都要在主控台，速度也有點慢，
人多時，排隊排到會抓狂…
有更新過一次系統，車子從綠色改成藍色的車，不知道有沒有好騎一點？
但是高雄要換系統或改善現在已經很難了，
站點數跟車子的數量都不少，
要花不少錢。
至於台南，現在規模非常小，其實換還來得及，
希望新任市長能夠以市民需求為優先，
不要再弄不成熟的系統搞使用者(市民、觀光客…)。

UBike系統每支手機號碼可以註冊多張卡片，但是同一時間只有一張可以使用，
早期是每張註冊卡片都可以使用，後來才改限制…

UBike的車有三段變速，以一般通勤需求、平地為主、25 km/hr的速限來說是夠用了。

座位高度調整範圍很大，所以對國小中高年級，身高120cm以上的小學生到身高175cm以上的成年人都可以用；
專業騎士千萬不要拿來跟Fiiting過身材的公路車相比，兩者訴求跟用途完全不同。

在路上經常看到一些不當使用 UBike 的狀況，
我覺得使用者有以下改善配合的空間，
可以讓大家用的更愉快：

1. 座位高度可以調整到適合身高，稍微專業的車友應該都很熟悉方法；但是一般使用者可能就不是很清楚，鎖座管的快拆應該是以三隻手指併用出力可以拆開就好，不要故意鎖很緊，造成後面要使用的人調整不方便，也會造成快拆機構容易損壞跟座管的過度磨損，UBike 2.0的車已經改善，調整方式變得非常輕鬆容易，也不容易鬆脫，讚！

2. 不要雙載！！！不要雙載！！！不要雙載！！！

很重要，所以要寫三次。
UBike的後輪兩個黑色結構是用來保護後內變速系統，不是用來踩的，容易損壞車輛還是其次的問題，形狀完全不適合踩在上面，這是非常危險的行為，很容易滑下來造成跌倒摔傷，甚至被旁邊的車輛傷到，真的很危險。

為了心愛的女友，千萬不要再雙載騎 UBike，其實真的很危險；除非想換女友...
圖片中騎UBike女生穿拖鞋踩變速器保護桿雙載、跨越雙黃線，都是錯誤示範

這個結構不是拿來站的，有角度容易下滑，站在上面非常危險

已經被採到掉漆...

3. 不要棄置垃圾在置物籃跟站點！！！
這是基本公德心，沒人去借車時想看到置物籃裡一堆垃圾，所以請將心比心，借車的時候放進去甚麼，還車時請全部帶走！

4. 不要坐在站點的 UBike上！

即使有立駐車架，這對車輛前輪結構受力是不好的，可能會造成前叉受損變形；對駐車架也會造成變形。
駐車架設計上只考慮車體重量，

如果要考慮到人也上面，駐車架要變粗，連接駐車架的五通材料也要變厚，這樣一來車子重量就會變更重。

圖片來源：FB靠北車友社團

立車架人坐在上面拍照好看，但是對車架跟五通結構不好，這是錯誤示範

5. 不要在停止的狀態下轉變速把手，尤其是直接切換最高最低兩個檔位，這對車子的變速拉桿傷害很大，很多車子的變速系統都因為這樣受損而變成不好變速。

6. 請禮讓行人！最常看到不應該出現 UBike 的地點就是在公園，如果仔細看一下多數公園的使用規定：

幾乎都有一條事禁止騎乘任何形式的車輛，
包括自行車，自然也包括 UBike，稍微繞一下公園外圍的道路其實不會多花多少時間，
如果硬要進去至少也尊重一下行人，不要去噹甚至口出惡言要別人讓路，
已經違規了還要嗆別人，似乎不太像善良的台灣人...
另外人行道、騎樓也是不可以騎(日本可以)，如果真到要"方便"一下，至少尊重一下行人的優先權：

圖片來源：警政署網站

其實這一點是台灣相對日本對自行車使用者不友善的地方，
在日本常看到自行車騎乘人行道，在一般道路上多數駕駛也會禮讓自行車，
當然也有一些不良的自行車使用者把方便當成隨便輕害到行人、車輛的權利，
但是基本上日本還是鼓勵使用自行車這種環保且可道路使用的交通工具，
如果大家養成好習慣，互相禮讓其實就沒事了。

日本行人、自行車共用路線會有如下標示，提醒大家各走一邊互相禮讓也是不錯的方式：

多摩川河濱自行車道

多摩川河濱自行車道

如果要把一切可能的不當使用方式都考慮進去，車重應該會再增加，還有成本，
有些使用者抱著反正不是我的東西而不是很愛惜使用，我覺得這種心態不太好，

如果是刻意損壞行為，是會被告的：

狠砸、踩踏YouBike錄成影片挨轟 新北4屁孩要道歉了

太多這種不愛惜使用的情況出現， UBike 可能就變成是一個車重而且費用高的公共自行車系統，
請大家一起發揮公德心，讓所有用車的朋友方便，自己也方便。

對 UBike 公司的建議是：
1. 再多設一些站點
2. 車輛維護與加速更新零組件。

有看到最後的，教大家一個挑車子的秘訣：
儘量挑看起來新一點的車子通常會比較好騎，
至於如何判斷比較新？
那就是另外一個進階的秘訣，暫時不公佈...

動力學模擬範例 大小物體不同速度相向碰撞

最近碰到朋友問一個問題：

兩個物體分別有 1 公斤跟 3 公斤的質量，
1 公斤物體 A 以 1 m/s 速度沿直線運動，
3 公斤物體 B 以 0.5 m/s 速度沿直線運動，
A、B 兩個物體相向靠近碰撞，
碰撞後A、B 兩個物體會怎麼運動？

這種問題在學術上物理課程會有理論、公式推導這邊就不提了，
來看看在 Inventor 動力學模擬中會出現甚麼結果。

首先先用一般機構工程師都很熟悉的 "驅動約束"，開啟"檢驗"-"接觸"功能讓物體 B 去撞 物體 A：

但是這種效果並不是我們想要的，這也是驅動約束功能的缺點，
所以要改用 "動力學模擬" 來試試。

以下是模擬結果的示範：

兩者在 3 公斤物體 B 的不同速度下，碰撞後的反應不同。

相關的操作設定說明影片已放上 Youtube，有興趣可以試試：

機械設備零件用材料：軸承鋼

鐵金屬應該是人類歷史上到目前為止研究與使用最多的材料，
近幾十年製造技術突飛猛進，
包括熱處理、表面處理、材料科學跟微結構的研究技術都有很大的進步，
除了傳統的熱處理與表面處理技術的精進以外，
表面鍍膜技術可以為鐵金屬基材表面加上不同材料塗層，也可以發揮不同性質功能，
因此即使在塑膠、鋁合金與複合材料等新材料快速發展下，
各式各樣的合金鋼、鑄鐵以及不銹鋼依然被廣泛應用在各種產品與工程領域上。

鋼材中有一種特別開發應用在滾動、滑動應用上的特殊鋼材就是軸承鋼。

不論是滾動還是滑動，或者是兩者混合、間歇性的元件相對運動，
在兩個元件接觸表面上的硬度越高、硬度越接近，光滑表面的摩擦阻力通常愈小，元件的使用壽命也越長，
這對產品使用期限內的保養、維修等成本影響很大，
壽命長就不需要經常維修更換軸承、滑軌等；
像在自行車高級輪組花鼓就會強調使用陶瓷軸承，
轉動更順暢跟持久，很多支持的使用者親自體驗也的確有其效用。

軸承元件接近或超過使用壽命會使設備運轉的精度很降低，
生產品質與能力會因此大幅下降，再用下去甚至會發生故障，
轉動、滑動阻力變大，甚至卡死不動；
設計上查看軸承、直線軌道型錄資料，
可以發現除了要計算靜態、動態可承受的力或力矩極限之外，
主要的計算項目就是在使用壽命上，
預估軸承可以使用的壽命。

使用壽命上主要受兩種破壞現像的影響，
磨損跟疲勞！
另外一種是腐蝕，受環境變數影響更複雜，在這裡不討論。

磨損主要就是元件在相對運動過程當中，
逐漸且緩慢的由硬材料將軟材料表面一點一點移除的現象，
通常會產生刮痕跟造成間隙等。

疲勞是力量反覆的施加、移除，
次數多了以後，在材料表面與內部微結構中的裂痕或瑕疵擴大到產生破壞，
設備上的很多破壞都是因為振動的往復作用造成疲勞破壞，
另外一種就是滾動鋼珠的重複受力 - 釋放所造成。

有趣的是，結構承受各式負載時，
常常會因為有彎矩、扭矩作用，
在結構表面相對中心會有較大的應力，
因此透過提高表面硬度來提升材料強度，
可以改善磨損與疲勞這兩種破壞現像。

所以針對鋼材表面進行不同的熱處理改變材料表面的性質，
以獲得較高的硬度來加強抗磨損與提高疲勞強度，
在結構材料上很常見的強化方式。

其他的方法如鍍硬化層或表面研磨也都會有不同程度的改善效果，
但是在使用量很大的鋼材上，
熱處理與表面處理改善表面性質一直是最主要且成本相對低廉的方案。

註 1.
使用S45C、S55C、SUJ2進行高週波處理，高週波處理(高溫析出)的深度可以達到 1~3 mm，鍍硬鉻厚度 15 um以上，材料等於有三層，中心的母材、邊緣 1~3 mm的改質厚度，表面數十微米的硬鉻材質 (HV 850)。

這些熱處理靠得是對鋼材加熱後，使鋼材中的合金成分，例如碳析出，
使得材料在微細結構上產生更多的扭曲變化、差排，產生預應力等，
使得微觀上材料的移動需要更大的力量，
使表面材料的硬度大幅提高。

首先成份中，碳成分比例夠高才足以發揮析出硬化的效果，
所以軸承鋼基本上會以中高碳鋼為基本母材，
像低碳鋼跟熟悉的 SUS304 作熱處理都很難有表面硬化的效果，
不鏽鋼系要使用像 SUS420 等非奧斯田鐵系的才能作熱處理當作軸承鋼；
軸承鋼並不是素材加工完表面就會有高硬度，
加工後還需要熱處理使材料成分析出或加入其他材料成份來改變材料表面的硬度。

從日本山陽特殊鋼跟NSK等查到使用的軸承鋼資料有：
SUJ1 (ASTM 51100)、
SUJ2 (ASTM 52100)、
SUJ3 (A 485-03，Grade 1 & 2)、
SUJ4、SUJ5 (A 485-03，Grade 3)
這些軸承鋼都屬於高含碳量 (0.9~1.1%) 的鋼材，
可以直接用在滑動或滾動軸上。

中碳鋼(co0.17~0.56%如 S53C、SCM420、Scr420、SNCM220、SNCM420、SNCM815等，
可以用在滾動軸承座、線性運動軸承上，
在表面進行硬化的同時又可以保有核心材料的結構強度，適合應用在一些大型線性軸承、壓延機上。

不銹鋼系軸承鋼如 SUS420J2、SUS440C等，
可以提供比一般軸承對腐蝕性的抵抗能力，但是要注意的是比 SUS3XX 系列差很多，
應用在一些有限抗腐蝕需求環境如食品、藥製造設備跟醫療器材中。

各家鋼廠會針對其鎖定的產業應用開發適合的軸承鋼材，
在設備開發設計應用選擇各式軸承時要注意負載、材質是否洽當。


參考資料：
1. Sanyo Special Steel 型錄
2. Bearing Materials, NSK。
3. Steel for Bearings, University of Cambridge.
4. 福隆鍍硬鉻工業股份有限公司網站：高週波鍍硬鉻鋼棒。

其他設備常用材料介紹：
機械設備上的常用材料
工程塑膠
鋁合金
不銹鋼
鑄鐵

Inventor 動態衝突偵測

Inventor 作動態(畫)的功能總共有 四個：

約束驅動
簡報模型
Studio
動力學模擬

但是如果要作動態衝突偵測，
可以先排除掉 "簡報模型" 跟 "Inventor Studio" 兩個功能，
這兩個功能在執行動畫製作過程是完全不考慮實體的碰撞接觸的。

會考慮到實體碰撞接觸的功能在約束驅動跟動力學模擬，但是...

約束驅動一次只能驅動一個約束條件(參數)，
如果要多個約束同動必須利用參數表功能，
去連結不同約束中的參數關係，

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      

然後在驅動約束時開啟衝突偵測，
因為衝突偵測會檢查所有體積干涉的狀態，
照理說驅動任何一個約束條件都可以，
實測簡單的模型也確實如此，

但是在複雜模型中問題就很大了，
尤其是自動化機械設計時會置入許多市購件，
有些市購件組合件中本來就有干涉的狀態，
這些干涉的狀態會造成一執行驅動約束就發生衝突被偵測到而停止，
有些很細心的工程師會置入螺絲檢查長短、頭部大小、組裝可能性等，這些螺絲也會跟螺紋孔發生干涉，使動態衝突偵側一執行就停止，
如果不先排除這些問題，驅動約束進行動態衝突偵測根本就無法進行，
如此一來工程師勢必要花許多時間去排除，
排除的方法建議可以將市購件以導出單一構件的方式結合為一體，
消除掉市購件內干涉的部份，
置入的螺絲詳細等級法中的 "所有資源中心皆抑制"。

對多數的 Inventor 工程師來說，
以上的方式應該是最簡單、容易跟實施的動態衝突偵測方式。

第二種方法是利用 Inventor 動力學模擬的接觸功能，
但是步驟就相對麻煩很多，
步驟上：
1. 確認所有驅動約束條件跟進行抑制以釋放自由度(標準接頭)，參考連結
2. 根據每一個標準接頭進行強制運動設定位置與時間關係，參考連結
3. 將所有可能發生相對接觸的表面設定 "3D 接觸條件"，參考連結
4. 調整模擬時間間隔解析度，以確保模擬過程當中接觸面的穿透檢查。
這在兩個薄型元件相對運動模擬過程中尤其重要，解析度如果過於粗糙，兩個薄型元件在穿透過程中會直接穿越過，而沒有被檢查到；但是時間間隔設定的太小，模擬計算時間會變得很久。

以上兩種方法在多個時序動作過程中，只要發生一個就會停止繼續下去，
會造成後續的可能衝突無法被一起檢查出來，工程師必須逐一排除才能繼續下去，
這種狀況會造成作業中斷，工程師應該會覺得很煩。

還有一種方式要寫個程式，
使用以時間為函數建立的參數控制表，
以時間軸為基準去調整約束的參數值，
然後呼叫 Inventor 進行一次干涉檢查，
自動跑完所有位置的干涉分析，
將有干涉的時間點與參數輸出，
但是這個方法要寫點小程式，
對一般機構設計工程師可能會有困難。

有沒有其他方式？
就我所知道到 Inventor 功能，似乎是沒有，如果有高手知道有其他方法，也請不吝提點分享。

機械常用材料分享：鑄鐵

鑄鐵跟鐵、鋼的差別主要在於碳含量，
鑄鐵 > 2%，
鋼  < 2%，> 0.2%，
鐵 < 0.2%。

鑄鐵在鐵金屬應用上算是相當久遠的，

在西元紀年以前就出現過許多鐵製品，

除了少數以隕鐵為材料以外，
很多鐵製品都是以鑄鐵為基礎所製造的，
而且廣泛出現在舊大陸的非、歐、亞洲幾個文明中；
為什麼鑄鐵比鐵、鋼更早開始應用？
我猜原因應該是早期缺乏降低鐵水中碳含量的技術。

到了工業時代，冶金技術越來越好，
除了鑄鐵、鋼以外，
也加入更多其他非鐵金屬被應用在機械設備上，
有趣的是不同產業使用的金屬類型差異還蠻大的，

像客製化電子設備鋁合金用很多，

食藥工業用設備以不鏽鋼跟耐酸鹼工程塑膠為主，
傳統產業設備經常看到以“黑鐵”、鋼管、鋼板為主，
以上這些產業設備鑄鐵零件並不常見；
在工具機產業，不論車、銑、磨、刨、鑽，
基本構件都是以鑄鐵為主；
所以不同產業的工程師對不同材料的孰悉程度也差很多，其實是很正常的，
每每看到老師傅怪新進工程師或其他產業轉職的工程師不懂材料其實是很大的誤會。

在不同產業設備慣用不同的材料幾乎是一種常態，
不論是從成本或功能性考量皆然。

鑄鐵相對型材、板材、塊材有兩大優點：

1. 複雜形狀元件的加工製造程序比較簡單跟快。
2. 鑄鐵的材料阻尼較高，吸振能力較強。

這兩個特性對製造標準機台的工具機廠商非常重要，
工具機一個機型要開發好幾年，
壽命週期更長達 20、30年以上，
賣得好一年就是上百、上千台，
如果主要零件都要從塊材、型鋼銲接、組裝開始，製造的效率太低了，
以模具跟相對便宜的原材料來說，
鑄鐵在形狀複雜的大量製造金屬元件相對很有優勢。

第二個問題是材料性質，
除了前面提到的阻尼吸振特性以外，
對高精密加工能力工具機來說，
另外一個問題是材料的時效性。

銲接加工的銲材與材料局部溫度變動，
設備製作環境跟使用環境的溫度差異；
這些材料性質在溫度、時效上的變化都會影響到高精密設備的精密度。

這種情況下鑄鐵、花崗岩就有優勢。

其他優點包括：
密度稍微低一點 7.4(比鋼7.8略低)，
相同體積下的自重輕一點點。
熱膨脹係數比較小 9，鋼13、鐵12、不鏽鋼14～16、鋁23左右，單位是ppm-℃。

工業上常用的鑄鐵主要有兩種：
灰口鑄鐵 (Gray Cast Iron) 跟球墨鑄鐵 (Ductile Cast Iron)。

灰口鑄鐵的鐵型態主要是以波來鐵 (Pearlite) 為主，
碳以薄片狀的石墨存在，
大量的石墨薄片破壞了波萊鐵連續性，
造成灰口鑄鐵的強度不佳；
但是因為在薄片介面上的滑動磨擦現象，
使灰口鑄鐵有很好的材料阻尼特性，
在結構吸振上比一般的鋼跟球墨鑄鐵來得好。

球墨鑄鐵中鐵的型態以波萊鐵加肥粒鐵 (Ferrite) 為主，碳以小顆粒存在，對鐵組織的連續性影響較小，強度表現上相對灰口鑄鐵就好很多。

在車、銑、磨、鑽等設備上，
如果講究的是精密度，
灰口鑄鐵的吸振效果就很有優勢，
有機會可以吸收掉多刃切削造成的振動，
至於強度上的不足以功能設計的角度來看其實不是問題，
因為在強度表現上，相關設備通常更重視的是剛性強度而不是破壞強度，
在要求小變形的情況下，通常材料的應力離破壞強度通常還很遙遠，
所以灰口鑄鐵的抗拉強度其實不會成為問題。

至於像剪、沖、鍛、壓、刨等設備因為結構會承受很大的負載，
在結構應力上相對來得大，
因此在結構元件材料的選擇上就會以球墨鑄鐵為優先考量。

交通工具的鐵件除了鈑金、型鋼以外，
用最多的應該是鑄鐵件，
面對長期使用與負載要求，
用球墨鑄鐵應該會比灰口鑄鐵合適。

台灣常用的灰口鑄鐵有FC150、FC200、FC250、FC300、FC350，
球墨鑄鐵有FCD400、FCD450、FCD500、FCD600、FCD700，
後面的數字代表保證最小抗拉強度，
兩者的很明顯的在強度表現上，
球墨鑄鐵比灰口鑄鐵好很多。

其他相關介紹：
機械設備上的常用材料
工程塑膠
鋁合金
不銹鋼
鑄鐵
軸承鋼

VR Game Beat Saber 分享

2021/11 更新

Oculus 出了新版的QUEST 2，延續QUEST一代不需要接電腦、感應器，改成白色風格，而且價格更便宜，只要329，要玩Beat Saber比以前又更便宜了。

買了一組，不用像Rift要搭電腦，使用上更方便，缺點是重，因為無線VR需自帶電源，要撐兩小時使用時間的內建電池重量不輕，但是不用搭電腦、感應器、不用接線還是比較方便。

透過推介方式購買Oculus，雙方可獲得各30美元的OCULUS商店購物金，可以用來折抵買Beat Saber(USD39.9)的部分金額，有興趣的可以問問看朋友。

2018/4 在 FB 上看到 Beat Saber 的影片就被煞到，

看了影片超想弄一個來玩玩看。
我是說 Beat Saber 這個遊戲…

沒想到當時 (2018/4) 還沒上市，
要等到 2018/5，
後來就忘了(年紀大的象徵)...

上禮拜 11/10 跟兒子要去三創逛，
突然間想起來這個遊戲在台灣不知道三創有沒有可以試玩？或付費體驗？
繞了一圈都沒看到。

所以就開始找資料，看兜一組要多少 $$$ ?

想玩 Beat Saber 這一種 VR 的動作遊戲有一點麻煩，
總共需要滿足三個需求條件：
軟體、硬體、空間。

軟體：
Beat Saber 遊戲本身並不貴，體驗版只要 USD 19.99，
有不同的難度可以玩。
可以自己加不同音樂 (要安裝 BeatSaberModManage)，
使用 HTV Vive 可以在 Steam 商店上買，
使用 Oculus 可以在 Oculus 商店上買，
網上註冊帳號、刷卡付錢就可以，。

空間：
Beat Saber 需要一個空間讓玩家可以拿著遊戲控制器活動，
這個對在都會地區玩家是最困擾的，
去那找一個空間出來玩？
所以想買 Beat Saber 在家裡玩，
一定要先考慮清楚家裡有沒有空間，
不然屆時就會發生悲劇，
東西碰撞損毀就算了，
搞到人受傷就不好了，
不過實測基本上可以清出一個1.5m深*2m寬的空間就夠 Beat Saber 用了。

硬體：
分成遊戲主機跟 VR 裝置兩個部份：

VR 裝置從 Steam 商店上的 Beat Saber 網頁可以看到支援以下 3 個 VR 平台：
HTC Vive、Oculus Rift、Windows Mixed Reality。

其中 Vive 跟 Oculus Rift 的市占率比較高，
Windows Mixed Reality 比較少看到。

Vive 跟 Oculus 在網路論壇上各有擁護者，大概整理了一下網友的普遍反應如下：
HTC Vive 是台灣廠商宏達電開發的系統，
好處：
在台灣有實體店可以體驗，
外型設計跟質感、觸感佳，
空間感應器可以加 NTD 9988 擴充無線連接。
缺點：
空間需要有 2.5m x 2.5m 會比較好，
影像紗窗格紋感覺較嚴重，但是可以透過改裝鏡片改善，
比較重，
價格較高，NTD 16800
宏達電股價從上千跌到剩 50 不到，後續發展...

Oculus Rift
好處：
價格較便宜，USD449，
有時會有優惠價USD399，我買了不到一個禮拜剛好碰上 Black Friday，優惠價就是USD 399，
就算要加上第三組定位感應器，只要再多 USD 69，
影像顯示品質聽說比 Vive 好比較好，但是我沒有可以比較，無法確認，
而且玩 Beat Saber 對畫面品質相較較低；
附贈 7 個軟體，
有富爸爸撐腰，屬Facebook集團。
缺點：
定位據說比Hive差，
質感較差，
必需直接從國外買進來，
時間、程序、關稅、後續維修？。

其他平台：
已知從 2018/11/20 開始也會上 PS VR商店，
但是 PS VR 主機硬體舊，評價不好，所以放棄。

就我以前買過 HTC 手機的經驗跟預算考量，
決定放生 Vive，
那就剩下一個選擇 Oculus Rift。

問題在於很多網友反應需要增加一個定位感應器來增加定位精度，
但是也有說玩 Beat Saber 不需要。
實測兩個感應器就夠 Beat Saber 用了。

不管如何先定了一組 Oculus Rift  + Touch (USD 449) 再說。

接下來是電腦，
這幾年在 CAx 產業的工作經驗讓我比較習慣用筆電，
攜帶方便，功能也越來接近桌機，
惟一的缺點就是價格較高！

但是想到一用就是 3、5年，差那 1、2 萬攤下來就覺得還好。

所以目標還是鎖定使用筆電，
萬一不玩 VR，就當作新買的筆電。

筆電的規格需要滿足我三個用途需求：
1. 跑得動 CAD/CAE 軟體
2. 支援 Oculus Rift
3. 支援 Beat Saber

參考 Oculus 官網上的規格建議跟論壇的反應規格上的重點，
決定軟體規格就是 i7 + GTX 1060 + 16~32GB DRAM。
筆電上 USB 數量普遍不足的問題其實可以透過擴充帶Power的 USB Hub 解決。

原本想用工作上的筆電試試看，
結果跑 Beat Saber 跟 Oculus 環境測試程式過不了 Windows 10 跟顯卡，
看說明是如果是 Quadro 卡，等級要到 5000，
但是多數 CAx 筆電通常都只配 M2000，
所以放棄 CAx 用的筆電。

Oculus 官網推薦的筆電是 Razer Blade (貴)...
我在台灣很少看到周邊的朋友在使用，
可能因為我不是電競族的關係。

我用過的筆電主要有三個牌子：
ASUS、Dell、MSI，
第一次帶ASUS NB去客戶端 Demo Algor 時，
客戶很驚訝的問：帶著筆電來玩CAE？！
別家都是帶工作站！！！

但是有跑完OK，讓客戶也嚇一跳。
跑 CAE 很操電腦，曾經把放在散熱出風口的塑膠水瓶加熱到變形扭曲，
那時候對 ASUS 的印象其實還蠻好的，
前後用了兩台跑作一些 CAD/CAE 技術支援都還OK。

後來老闆大氣表示工程師用的電腦可以好一點，
所以就改用 Dell M4600、M4700，
說真的，用過這兩台 Dell 都還蠻不錯的，
簡單俐落的外型，
狠操 CAE 跑 CPU 的情況下(多次超過48小時計算)，表現都不錯，
後來很多工程師、客戶也跟著用，
雖然貴個 2、3 萬，但是用三年攤下來其實也還好，
也不用被工程師碎念爛電腦延誤工作…

今年第一次用 MSI，
規格好又輕薄也不錯，
但是因為有裝資安軟體效能表現多少受到影響，
設計作業還好，計算作業就不如預期的好，
也有可能還沒有調校好；
輕薄的缺點就是結構強度不佳，
聽說已經有三台螢幕樞紐跟外殼出問題…
備註：後來我用的MSI螢幕左下樞紐也掛了，看來是設計、製造不當，每一台都掛點在同一個位置，用超過一年不保固，看來下次換電腦，MSI應該會出局。

聯想有植入惡意程式的不良記錄不考慮。

對Acer筆電印象就是商業文書機。

對HP的感覺就是好野人用的電腦。

所以考慮荷包厚度後，放棄 Dell，決定還是 ASUS！

選擇2018/10上市的 ASUS FX505 GM
CPU : 8th i7 8750H(H代號是高效能、U是兼顧效能與耗電量)
GPU : GTX 1060 6GB
RAM : DDR4 2666 8GB 換 單條 16 GB，保留一個空插槽以後等RAM降價再擴充到 32 GB
基本上可以滿足需求，
價格也在可接受的範圍內，
缺點是只有兩個 USB 3.1 + 1 個 USB2.0，
實測 2 個USB3.1 給 Oculus Rift Sensor用，1 個 USB2.0給 VR面罩用剛剛好，
滑鼠就改用藍芽或者是暫時不接用觸控板也可以。

再來是買 VR！
Oculus 網站上已經有用來玩動作 VR Game 配套的 Oculus Rift，
而且台灣屬於 Oculus 產品可以直接出貨的地區，
所以在網站上可以直接下單，可以直接點選 Oculus Rift 介紹網頁下單購買；
把收件人資料填完，
跟國外交易習慣用英文地址，
可以使用中華郵政的中文地址英譯服務，連結網頁
把家裡地址轉成英文填入，
不過以 Oculus 有支援繁體中文網頁的情況來看，
我猜寫中文地址應該也可以；
信用卡付款後就可以等貨運公司把貨寄過來，
我看網站寫 2～3 天就可以出貨，
我在台灣時間週六下午下單，
週六晚上受到確認訂單的 mail 通知，
隔沒多久可能因為是國外交易，
信用卡銀行 (台新) 還特別來電話確認該筆交易。
週一傍晚收到出貨通知，出貨地點竟然是香港！
由 Fedex 負責運送，
查詢 Fedex 說明在週四傍晚前會送到，
也就是從訂到收到貨約 5 天。

Oculus會提供貨物追蹤單號，
我訂的 Oculus Rift 是由 Fedex負責運送，從11/19 香港赤鱲角出貨飛日本泉南、中國廣州、菲律賓後，
11/21早上到台灣桃園機場，
然後在海關擋下來要課稅，
記得要跟Fedex 聯繫，使用貨物追蹤單號，準備好身份證圖片，使用 Ezway 進行線上委託 Fedex 報稅，
Fedex 有直接跟我說稅金的部份會由 Oculus 負責出，11/21完成報稅清關提貨，
11/22 中午送到收件地址，如果少掉飛機在東亞南北轉，應該可以再早一天到。

下班迫不及待去警衛室帶回家，
安裝 Oculus Rift程式，
根據程式指定步驟接線，
擺放 Sensor，
設定 Touch Controler，
戴上 VR 眼罩開始調整鬆緊、配合眼睛位置的角度與兩眼間距，
成功完成後設定後，
戴上VR 眼罩開始進行簡單的教學操作，
如果看不懂英文，這些設定、操作說明其實會有點辛苦。

然後上網買 Beat Saber開始玩…

整個過程從下載 Oculus 軟體、安裝、設定、測試、到買 Beat Saber 開始玩，大概2個小時內搞定，
玩起來的感覺只有 "爽" 一個字可以形容，
家裡 4 個人輪流排隊玩，
每個人一玩幾乎都會玩到忘記時間，
聽音樂、砍方塊，玩的不亦樂乎！！！

=== 分隔線 ===

2019/6 更新 控制器故障
透過官網聯繫，客服人員回應很快，
讓我先拍控制器、控制器序號作確認，
再更換電池試試，
沒想到竟然真的又可以用了！
看來是重新配對失敗，控制器不斷增加輸出造成電池輸出過快、過熱，控制器有自己的過熱保護機制，
當放了兩天降溫後，更換新的電池就恢復正常可用，
看來這個控制器設計得還蠻勇的，
畢竟使用上很可能會撞到、摔到，
設計上必需考慮到這些暴力對控制器的可能傷害，
而且若造成使用者手部受傷，
在美國應該會被告到翻。
還好不用花時間、金錢送修或買新的。
--- 分隔 ---
左手的Touch 控制器掛了！
從買到現在約8個月，
從一開始，這個Touch控制器就有點怪怪的，Headset跟Sensor設定一次後，每次重新開機後就直接可以使用，但是這個Touch控制器每次都要重設；今天重設以後，還是找不到，把手還變熱，趕快拆下電池，然後就沒反應了。
聯繫Oculus看看能不能出保固維修或更換？
這一點HTC還是會比較方便，直接找台灣直營店就可以。

2019/6 更新 新支援硬體
玩Beat Saber在硬體上現在有更方便的選擇：
Oculus Quest !
不用接電腦，只需要頭戴裝置在雙手的控制器就可以玩！

很想買一套來試試！

Autodesk SimStudio Tool 2016 R2 簡介

Autodesk 開發這一套軟體的目的是用來作為 CAE 的前處理軟體，
要支援包括 Autodesk Simulation Mechanical 跟 Autodesk CFD，
但是隨著 Autodesk Simulation Mechanical 退出產品線，
SimStudio 也跟著停止，功能大部分都轉移到 Fusion 360上，
但是因為台灣的使用者多數不太接受網路版的 CAx ，所以自然在台灣也幾乎沒人在用。

這一套軟體作為 CAE 的前處理軟體其實會比使用 CAD 進行幾何的前處理來得輕巧、方便，
首先一載入模型就會自動執行模型幾何檢查的功能：

列出幾何上的問題，

點選各個"潛在問題"項目就可以找到出問題的幾何位置，並且提示如何處理：

這個功能很重要，工程師可以方便找到幾何錯誤的位置。

可惜自動修復處理的功能並不強，大部分的錯誤還是要靠人工處理。

也有支援一般的幾何建立、編輯以及細節簡化的功能。

其實如果 CAD 工程師在輸出時可以幫忙抑制掉圓角、倒角等特徵，
作曲面有注意到相鄰交接、縫合等細節，
很多 CAD 模型其實是可以直接進 CAE 軟體的，
可惜的就是 CAD 工程師不懂 CAE，
CAE 工程師不會操作 CAD，或者是拿不到原始 CAD 模型檔案，
就只好花時間 慢慢整理模型，
甚至可以說整理模型花的人工時間比例幾乎是最高的。

Inventor 應力分析結果研究紀錄 (Log)

使用 FEA 的朋友通常都會很想知道案例丟下去跑模擬的時間，
而且絕對都不想用碼表按停來記錄相關的時間，
所以 FEA 軟體通常都會提供模擬記錄檔 (Log)，
在 Inventor 應力分析中稱為 "Study Log"，
中文翻譯為 "研究紀錄"，但是在 Help 中是 "模擬紀錄"...

如下圖示：

使用滑鼠右鍵選取瀏覽器中的 "結果"

內容很簡單，大概就是開始時間，元素、節點數量等等資訊，以及計算完成時間跟計算使用時間。

以上面這個例子來看就是計算了 29分34秒，

這類的資訊可以簡單用來評估不同設定、電腦在計算上的效能，

專業的 FEA 軟體，通常還會提供更詳細的資料，
尤其是 針對非線性的部分，
因為算的時間實在是很久...