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國立台灣大學九十七學年度第一學期 機械工程學系教師課程教學規劃表
、課程基本資料
課程名稱 課程類別 中文：精密量測 英文：Precision Metrology □必修□知識領域選修 鑼一般選修 \\ \\ 鑼大學部鑼研究所（組別：設計、控制、製造組） 授課教師， 范光照 課程編號 522 U2690 每週上課時數 3 上課時間 二 678 先修課程 班次 學分數 選修人數 適修年級 1 3 30 大四以上 、課程教學目標與預期成效 課程教學目標： \\ 本課程目標以教導各種傳統及新興精密量測原理及應用為主要方向，訓練學生具有 設計及實作能力，以培養高級檢測技術人才為訴求，同時研發相關儀器設備與建立實驗 教材，並與產業界維持良性與頻繁之互動關係。 單元主題 預期教學成效 教學策略及方法 養成 核心能評量方式 力 a考試 b實驗 c作業 a考試 b實驗 c作業 a考試 b實驗 c作業 U1,U2,U6 ; G1, G3 U1,U2,U6 ; G1, G3 / U1,U2,U6 ; G1, G3 量測精度理 論瞭解精密量測基本名 詞A講述教學法 C示範教學法 及定義 \\ E問題或專題教學法 瞭解長度量測之原 理、A講述教學法 長度量測 相關量具及儀器結 構、C示範教學法 E問題或專題教學法 功能與規格 直度、角度、 瞭解直度、角度、平坦 A講述教學法 平坦度量測 度量測之原理、相關量 C示範教學法 具及儀器結構、功能與 E問題或專題教學法 規格 \\ G電視及多媒體教學 法 瞭解圓度量測之原 理、A講述教學法 圓度量測 / 相關量具及儀器結 構、C示範教學法 E問題或專題教學法 功能與規格 \\ 輪廓與粗糙 度瞭解輪廓與粗糙度量 測A講述教學法 量測 之原理、相關量具及 儀C示範教學法 E問題或專題教學法 器結構、功能與規格 光學及影像 1
瞭解光學法與影像法 A講述教學法 a考試 c作業 U1,U2,U6 ; G1, G3 U1,U2,U6 ; G1, G3 U1,U2,U6 ; a考試 b實驗 c作業 a考試
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量測 微奈米量測 三次兀量測 量測之原理、相關量具 C示範教學法 及儀器結構、功能與規 E問題或專題教學法 格 瞭解各種微奈米量測/ 探A講述教學法 頭之原理、相關量具 及C示範教學法 儀器結構、功能與規 格E問題或專題教學法 / 瞭解三次元量測儀之 原A講述教學法 \\ 理、相關量具及儀器 結C示範教學法 E問題或專題教學法 構、功能與規格 b實驗 c作業 a考試 b實驗 G1, G3 U1,U2,U6 ; G1, G3 a考試 U1,U2,U6 ; G1, G3 三、課程教學大綱
首先必須從量測精度理論、不確定度的基本觀念開始認識精密量測在工廠品管的 重要性，內容在於介紹量測精度之定義與內涵，所謂量測精度乃是使零件達預期之機 能所需之準確程度。而量測不確定度為一量測量真值存在範圍的估計值，需經一連串 量測量的統計分佈加以估計，並以標準偏差來表現其特徵。隨後並釐清容易混淆之準 確度(Accuracy)、精密度(Precision)、重覆性(Repeatability)之觀念。
第一部份將對最基本的長度量測法做介紹，瞭解各種長度量具及儀器之原理、相 關量具及儀器結構、功能與規格，包括游標卡尺、分厘卡、量表、光學尺等基本量具 之刻劃與判讀原理，再延伸到測長儀及電子高度計的設計。
第二部份則分別對於精密量測技術之直度、角度、真圓度量測作介紹。直線為兩 點之間最短距離，真直度(Straight ness顧名思義在量測工件到達此標準物理定義的程 度，光學方面應用雷射量測儀量測真直度的方法，目前市面上可見的為雷射準直儀、 雷射干涉儀和雷射都卜勒儀等三種。而小角度的量測需要量測範圍小，其次是精度可 達到幾秒，常用來作小角度量測儀器有自動視準儀、雷射準直儀、雷射干涉儀和水平 儀等。真圓度通常以失圓(Out of roundnes?尺寸大小表示之，即定義出理想圓的圓 周與圓心，再以此理想圓定義出徑向距離差為其真圓度。換言之，即為二個能包絡圓 形工作輪廓形狀的同心圓之最小半徑差異，可使用真圓度量測儀來量測。
第三部份介紹表面輪廓及表面粗度。輪廓量測是指觀察檢驗被測工件的斷面形 狀，是否符合實際設計的形狀，可使用輪廓量測儀來測量，若受測物表面輪廓不能以 接觸方式量測檢驗，則需在量測儀加上有 Z軸調整裝置，配上光學量測探頭才能達到 量測目的。而表面粗度為用各種加工方法和多種加工儀器完成的零件，其零件表面都 一定會呈現凹凸不平的現象，而量測表面粗糙度的方法有許多種，通常分成接觸式與 非接觸式兩大類別。
第四部份為介紹各種工業上常用的光電儀器原理及使用，如雷射干涉儀、雷射測 徑儀、雷射探頭、單色光原理、雷射掃描儀等等。
而第五部份三次元座摽量測技術則利用設置在 Z軸的探頭(Probe )，在相互垂直的
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X、丫、Z三軸向所構成的空間範圍內移動，以接觸式或非接觸式的探頭及三軸位移量 測系統(光學尺)經微電腦處理系統，計算出工件的各點座標值做準確量測的儀器其 量測功能可包括尺寸精度、定位精度、幾何精度、輪廓精度等。
第六部份則就影像技術應用(Automatic Optical Inspection, AOI)於精密量測方面作 詳細的說明。內容包括：光源選擇、CCD及鏡頭選擇、影像處理技術、圖形判別、誤 差分類、及應用等，可適用於各種新興產業如：PCB, SMT, BGA, LCD, IC等的瑕疵檢 驗。
最後，第七部份將針對由 100nm至10nm的微奈米工件介紹格種量測技術，包 括微型三次元量床、輪廓干涉儀、聚焦/共焦顯微術、陰影疊紋法、立體顯微術等，可用 於微器件及MEMS元件的檢測。
四、教科書及參考書目 (書名、作者、出版者、出版日期) 及輔助教材 教科書:(1)精密量測'范光照、張郭益，高立書局，2005.
(2)補充講義，范光照(置於實驗室網站供學生自行下載) \\
參考書：(1) Metrology for Engineers； Galyer and . Shotbolt, Casse Publisher Ltd. 1993. (2)圖書館藏相關期刊文章
五、課程說明與進度
上課內容以第一本教科書為主，並因講授需要將補充講義。本課程 學期各週之授課進度暫訂如下： 97學年度第一 週次 ?簡介 1 2 3 (9/16) 講授內容概要 上課內容及精密量測實驗室介紹 ?精度理論 (9/23) 量測精度理論、不確定度、公差 ?長度量測 (9/30) 游標卡尺、分厘卡、量表、光學尺等基本量具、聚焦探 頭 \\ ?專題演講 (10/7):三次元量測儀 天津大學張國雄教授：傳統式三次元量測儀 合肥工大費業泰教授：關節式三次元量測儀 ?角度量測 (10/14) \\ / 小角度量測、大角度量測 \\ / 實驗一：(10/21) \\ / 量表校正、聚焦探頭校正、水平儀校正 教科書章節 教授出國 博士生助教代理 ,2 / ,補充講義 投影片,CH. 14 4 / Ch. 4 實驗手冊 5 6 3
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7 ?形狀量測 (10/28) J 8 9 直度、平坦度(量測原理)：直規、水平儀、自動視準儀 ?形狀量測 （11/4） 直度、平坦度（分析原理）:Least Squares Method, Mi nimum Zone Method ?圓度量測 (11/11) / \\ 真圓度量測原理與儀器原理、誤差分析、圓柱度量測 \\ \\ 補充講義 J ?表面輪廓及表面粗度量測 (11/18) 10 輪廓量測儀原理、濾波、粗糙度量測儀原理 11 12 13 ?參觀國家度量衡實驗室(量測中心安排)(11/25) 實驗二：(12/2) 粗糙度量測、真圓度量測、表面輪廓量測 ?光學儀器量測技術一(12/9) ,8 安排車輛,13:00上 車,交報告 實驗手冊 雷射干涉儀、雷射掃瞄儀、光學投影儀、雷射三角法 補充講義\\ ?自動化光學影像量測技術 (12/16) 光源選擇、CCD及鏡頭選擇、影像處理技術、圖形判別、 誤14 差分類、及應用等，可適用於各種新興產業如：PCB, SMT, BGA, LCD, IC等的瑕疵檢驗。 15 實驗三：(12/23) 實驗手冊 光學影像量測、雷射干涉儀量測 ?三次元座標量測技術一(12/30) 16 機台、驅動與傳動、接觸與非接觸式探頭、量測軟體 補充講義 ?微奈米量測技術一(1/6) 17 干涉術、相位移術、調變術、光學共焦、自動聚焦等探 頭原理 18 、 期末考一(1/12) 六、評分及考試
成績評量方式：
1. 期末考(50%)。 2. 作業(20%)。 3. 實驗報告(20%) 4. 參訪報告(10%)
七、授課教師與助教
授課教師：
范光照,工綜733室
精密量測實驗室,工綜139室 電話， e-mail 4
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Office hours:白天不定,晚上大多在
【註】： /
本系大學部學生養成之核心能力如下：
U1.具備學理基礎及應用工程知識與技術之能力。
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U2.具備設計與執行實驗，以及發掘、分析、解釋、處理問題之能力。 U3.具備設計系統、元件、製程及工程規劃與整合及創新之能力。 U4.具備執行工程實務之相關知識與技能以因應科技及工業發展的需求。
U5.認識當前與機械工程相關之先進科技與時事議題，並具備整合跨領域知識之能力 U6.具備團隊合作之精神，有良好之表達溝通、運用外語及領導與管理之能力。 U7.具備端正之品行、健全的人格、熱心服務及重視專業倫理之精神。 本系研究所學生養成之核心能力如下： G1.具備機械工程之專業知識與技術。 G2.具備策劃及執行專題研究之能力。 G3.具備撰寫技術報告及論文之能力。 G4.具備創新思考及獨立解決問題之能力。 G5.具備與不同領域人員協調整合之能力。 G6.具備國際觀及良好的外語能力。 G7.具備終身自我學習成長之能力。
\\ 填表說明 /
一、課程教學目標
課程教學目標的定義為期望學生在教學結束後會有的行為表現之敘述（陳昭雄，
1997）;為高度特定的目標，目的在溝通教學意向給學習者，以可觀察可測量的行為詳 述學生的學習（黃光雄，2002）。 \\ /
描述在課程結束想要達成的成果，包括學生在課程結束時所學到以及能夠運用的知 識。教學目標有下列三項功能：
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国立台湾大学十七学年度第一学期
