行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
具遠距服務智慧型虛擬多軸工具機系統之研發--子計畫
三：智慧型虛擬多軸工具機遠距服務系統之研發(III)
研究成果報告(精簡版)
計 畫 類 別 ： 整合型 計 畫 編 號 ： NSC 99-2221-E-151-031- 執 行 期 間 ： 99 年 08 月 01 日至 100 年 07 月 31 日 執 行 單 位 ： 國立高雄應用科技大學機械工程系 計 畫 主 持 人 ： 高永洲 共 同 主 持 人 ： 陳茂盛 報 告 附 件 ： 出席國際會議研究心得報告及發表論文 處 理 方 式 ： 本計畫涉及專利或其他智慧財產權，2 年後可公開查詢中 華 民 國 100 年 10 月 27 日
行政院國家科學委員會補助專題研究計畫成果報告
行政院國家科學委員會補助專題研究計畫成果報告
行政院國家科學委員會補助專題研究計畫成果報告
行政院國家科學委員會補助專題研究計畫成果報告
具遠距服務智慧型虛擬多軸工具機系統之研發(III)－
子計畫三：智慧型虛擬多軸工具機遠距服務系統之研發(III)
計畫類別：□個別型計畫
整合型計畫
計畫編號：NSC 99-2221-E-151-031
執行期間：99 年 08 月 01 日至 100 年 7 月 31 日
計畫主持人：高永洲
共同主持人：陳茂盛
計畫參與人員：何俊廷、邱子豪、廖家偉
執行單位：國立高雄應用科技大學
中
華
民
國
1 0 0
年
七
月 三 十 一 日
行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告
行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告
行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告
行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告
具遠距服務智慧型虛擬多軸工具機系統之研發(III)
子計畫三:智慧型虛擬多軸工具機遠距服務系統之研發(III)
Research on Remote Service Intelligent Virtual Multi-axis Machine Tool System(III) Subproject3: Research on the Intelligent Virtual Multi-axis Machine Tool Remote Service
System (III) 計 畫 編 號：NSC 99-2221-E-151-031 執 行 期 限：99 年 08 月 01 日至 100 年 7 月 31 日 主 持 人：高永洲國立高雄應用科技大學機械工程系 共 同 主 持 人：陳茂盛國立高雄應用科技大學機械工程系 計畫參與人員：何俊廷、邱子豪、廖家偉國立高雄應用科技大學機械工程系 一 一 一 一、、、、中文摘要中文摘要中文摘要中文摘要 本計畫「智慧型虛擬多軸工具機遠距服務 系統之研發(III)」，為整合型「具遠距服務智慧 型虛擬多軸工具機系統之研發(III)」子計畫 三，主要目的是將整合型計畫之相關子計畫所 開 發 出 的 工 程 服 務 「 領 域 類 別 集 合 (Ontology)」，透過網路分散式軟體代理人為溝 通服務橋樑，發展一套智慧型虛擬多軸工具機 遠距服務系統環境。 本計畫已成功利用軟體代理人技術，整合 智慧型虛擬多軸工具機遠距服務系統相關之 多種領域類別集合，使服務代理人具有分散式 智慧型虛擬多軸工具機遠距服務功能；服務代 理 人 之 間 可 透 過 知 識 查 詢 處 理 語 言 (Knowledge Query Manipulation Language, KQML) 進 行 智 慧 型 虛 擬 多 軸 工 具 機 遠 距 服 務，並可提供進行移動式代理人(Mobile Agent) 的服務機制，完成智慧型虛擬多軸工具機遠距 服務機制與系統環境建置。本研究亦發展虛擬 控制器人機界面技術，並整合至「智慧型虛擬 多軸工具機遠距服務環境」，發展成網頁為基 之智慧型虛擬多軸工具機遠距服務環境。 關鍵詞 關鍵詞 關鍵詞 關鍵詞：：：：分散式系統、軟體代理人、智慧型虛 擬工具機 Abstract
This project is entitled “Research on an Intelligent Virtual Multi-axis Machine Tool Remote Service System (III)” and is the third
year project of the third subproject of an integrated project with the title “Research on Remote Service Intelligent Virtual Multi-axis Machine Tool System”. This project aims for developing a networked distributed intelligent software agent based remote service system environment to provide multi-axis machine tool services remotely.
The software agent technology has been adopted and integrated successfully in this research for the implementation of a virtual multi-axis machine tool remote servicing system. Several domain-specific ontologies have been developed, integrated and realized in the development. Distributed agents could communicate underlying the Knowledge Query Manipulation Language (KQML) and mobile agent service is also available. The virtual HMI (Human Machine Interface) of a CNC controller has also been constructed and realized in fulfilling a web-based intelligent virtual multi-axis machine tool remote servicing environment.
Keywords: Distributed System, Software Agent,
Intelligent Virtual Machine Tool
二 二 二 二、、、、緣由與目的緣由與目的緣由與目的緣由與目的 由於電腦、網路與通訊科技不斷進步、成 熟與創新，傳統之機械設計與加工製造技術， 若能結合這些新創技術，從事實體或虛擬之遠 端合作與加工製造服務，將能有很大的機會產 生創新性的製造服務應用，進一步提昇製造產 業之全球競爭力；例如，協同式電腦輔助設 計 、 加 工 製 造 與 工 程 分 析 (Collaborative CAD/CAM/CAE)相關之商業化系統與研究發 展[1]等，同時，亦可透過網際網路對 CNC 加 工設備進行遠距監控、加工製造、組裝、預兆 診斷等前瞻應用。 分散式導向技術近十多年來的研究與相 關技術於製造系統之應用，頗受重視而且也愈 趨成熟，例如，鄭芳田教授利用物件導向分析 與設計技術，使用 C++程式語言，建構 CORBA 為基之分散式半導體封裝工廠，以及電腦整合 製造系統控制之研究[2]，並發展半導體廠 e-診斷與保養維修相關技術，並針對其架構、監 控與伺服器安全分析與設計等進行探討[3]；最 近幾年則更進一步發展 Web Service 分散式環 境的應用及半導體廠之虛擬量測技術[4]；張瑞 芬教授[5]致力於發展以知識為基之協同設計 動態推論智慧系統，改善傳統之 CAD/PLM 之 環境，並發展以知識為基之 LCD 製程自動派 工智慧型製造系統。Shaw C. Feng[6]發展智慧 型代理人，其代理人於系統中可執行製程規 劃、加工模式預測與加工控制，整合電腦輔助 設計、製程資源資料庫、NC 加工程式，建立 多代理人進行製程規劃及加工知識庫；該系統 有製程規劃代理人、加工移除率模式代理人、 刀具材料選擇代理人、刀具壽命模式代理人、 NC 加工代理人等功能，為一套智慧型網路製 程整合平台。Weiming Shen[7]等人，致力於研 究以代理人為基之智慧型製造系統，其發展之 智慧型製造系統代理人之方法與功能，包含製 造系統整合、協同與製程規劃等相關機制與技 術。S.Q. Xie [8]等，致力於代理人技術應用於 協同製程規劃，其代理人技術包括相關架構、 通訊、協調與協定等製造系統相關技術與功能 等。H.B. Qiu 等[9]則利用代理人與 Web 服務 為基之整合協同架構，發展一套協同設計、製 程規劃與製造加工系統。由此可知，智慧型代 理人整合架構，已有機會應用於加工製程，亦 即智慧型分散式整合平台是值得發展的新領 域。 有關多軸數控工具機網路加工服務，於產 業界有迫切需求，於學術界也積極開發，Jubo Li[10]等人發展以 Web Service 為基之網路 CAD/CAM/PDM/ERP 齒 輪 生 產 整 合 服 務 環 境，並利用智慧化代理人，整合至網路加工服 務系統，Xavier Desforges 等人[11]，結合代理 人環境，開發一套加工工具機智慧化調製控制 與監控；V.R. Komma 等人[12]，結合代理人開 發環境，發展一套智慧化之加工設備排程模擬 系統，可快速隨機調整製程相關設備。然而， 由於近年來，多軸工具機系統越來越被列為工 具機產業之重點，因此，本研究發展一套「智 慧型虛擬多軸工具機遠距服務系統之研發」， 期能提昇多軸工具機使用與加工製造之服務 效能。 三 三 三 三、、、、代理人為基之代理人為基之代理人為基之代理人為基之智慧型虛擬多軸工具機遠距智慧型虛擬多軸工具機遠距智慧型虛擬多軸工具機遠距智慧型虛擬多軸工具機遠距 服務 服務 服務 服務系統系統系統系統 發展以代理人為基之智慧型虛擬多軸工具 機遠距服務系統，乃是本研究之目的，可提供 產業於多軸工具機設計、製造、組裝、與加工 模擬之分散式遠端智慧化服務，以便透過提供 智慧化的遠端服務，提高多軸工具機設計、製 造、組裝、與加工模擬之服務資源，提昇工具 機產業之國際競爭力。本研究聚焦的智慧型虛 擬 多 軸 工 具 機 遠 距 服 務 系 統 ， 由 成 功 大 學 (NCKU)、虎尾科大(NFU)、與高應科大(KUAS) 之研發團隊組成，發展以軟體代理人為基之智 慧型虛擬多軸工具機遠距服務系統，其相關之 智慧型虛擬多軸工具機遠距服務之工程服務 功能架構圖，如圖 1 所示，主要分成三個部份： (1)虛擬工具機服務功能、(2)虛擬控制器服務 功能以及(3)遠端服務功能。 3-1 代理人為基之代理人為基之代理人為基之代理人為基之智慧型虛擬多軸工具機遠距智慧型虛擬多軸工具機遠距智慧型虛擬多軸工具機遠距智慧型虛擬多軸工具機遠距 服務 服務 服務 服務系統系統系統系統領域類別集合說明領域類別集合說明領域類別集合說明領域類別集合說明 本研究目前完成開發之智慧型虛擬多軸工 具機遠距服務領域類別集合系統圖，如圖 2 所 示，共有八個領域類別集合，並分類成五大 項 ， 包括 ： (1)刀具路徑設計領域類別集合 (Design Ontology)方面，含刀具路徑檔初步評 估(CLEval)與組裝精度分析(MTDesign)兩個領 域類別集合、(2)五軸虛擬工具機組裝領域類別
集合(MT_Assembly Ontology)、(3)加工程式特 徵 辨 識 領 域 類 別 集 合 (Feature Recognition Ontology)，含自動特徵辨識與傾斜面加工兩個 領域類別集合、(4)五軸後處理領域類別集合 (Postprocessor Ontology) 、 (5) 加 工 模 擬 (MT_Simulation Ontology)，含三軸工具機加工 模擬與五軸工具機後處理與虛擬加工模擬等 兩個領域類別集合。 圖 1 智慧型虛擬多軸工具機遠距服務功能架構圖 3-2 智慧型虛擬多軸工具機遠距服務智慧型虛擬多軸工具機遠距服務智慧型虛擬多軸工具機遠距服務代理人智慧型虛擬多軸工具機遠距服務代理人代理人代理人 以代理人為基之智慧型虛擬多軸工具機 遠距服務代理人功能分佈，如圖 3 所示。本研 究開發之服務系統可於分散式網路環境進行 遠端服務，包括八個分散式服務代理人：(1) 刀具路徑初步評估代理人(CLEval Agent)、(2) 五軸工具機組裝代理人(MTAssemble Agent)、 (3) 五 軸 工 具 機 組 裝 精 度 分 析 代 理 人 (MTDesign Agent)、(4)五軸工具機加工模擬代 理人(MtSim5Axis Agent)、(5)特徵辨識代理人 NFU NCKU KUAS
(FR Agent)、(6)三軸虛擬工具機加工模擬代理 人(MtSim3Axis Agent)、(7)五軸工具機(HT_BC) 後處理代理人(Post_BC Agent)、(8)五軸工具機 斜面加工代理人(Tilted_Plane Agent)、(9)使用 者代理人(User Agent)。第(1)至(4)代理人，藉 由本研究完成之服務架構，建置於成功大學， 其服務領域類別集合由成功大學研究團隊研 發；第(5)至第(8)代理人建置於虎科大，其服 務領域類別集合由虎科大研究團隊研發；而第 (9)代理人則建置於高應大，並由高應大研究團 隊做系統整合；使用者代理人(User Agent)與 (1)~(8)智慧型服務代理人之間的通訊溝通，利 用 KQML 語言處理；智慧型服務代理人可進 行遠端服務，提供智慧化工程服務，但是，如 果需要代理人處理之資料量比較大（例如好幾 個 Mbytes 時），需要耗費較多網路傳輸時間 時，也可以透過移動式代理人(Mobile Agent) 機 制 ， 將 代 理 人 （ 通 常 只 有 數 十 到 數 百 Kbytes），透過網際網路移置到使用者端，提 供智慧化工程服務，而其服務之人機介面，則 可由 User Agent 端自行操作。 圖 2 智慧型虛擬多軸工具機遠距服務領域類別集合系統圖 圖 3 智慧型虛擬多軸工具機遠距服務系統代理人功能分佈圖
四 四 四 四、、、、代理人為基之代理人為基之代理人為基之代理人為基之智慧型虛擬多軸工具機遠距智慧型虛擬多軸工具機遠距智慧型虛擬多軸工具機遠距智慧型虛擬多軸工具機遠距 服務 服務服務 服務系統系統系統建置系統建置建置建置 4-1 智慧型虛擬多軸工具機遠距服務系統領域 類別集合 本研究所開發以代理人為基的智慧型虛擬 多軸工具機遠距服務系統之領域類別集合分 類以及和代理人與代理行之關係，如表 1 所 示。兩個（含）以上之代理人，可構成一個代 理行(Agency)，而每個代理人有其專屬定義之 領 域 類別 集合 (Ontology)。成功大學代理行 (NCKU Agency)包括四個領域類別集合：(1) 初步評估領域類別集合：輸入刀具路徑檔，可 進行可加工設備構型分析、軸數判斷、加工設 備各軸之行程評估、旋轉軸旋轉角度評估、及 工件夾持方位修定等。(2)五軸工具機設計領域 類別集合：輸入刀具路徑檔，結合五軸虛擬工 具機構型資料庫，進行五軸虛擬工具機之組裝 精度，分析與選用；(3)五軸虛擬工具機組裝： 由初步評估服務領域類別，提供五軸工具機相 關參數，進行五軸工具機組裝；(4)五軸工具機 加工模擬領域類別集合：輸入加工程式與工具 機構型檔，可進行三、四、五軸虛擬工具機加 工模擬。虎科大代理行(NFU Agency)提供自動 化與非自動化之領域類別集合，共分成：(1) 加工程式特徵辨識類別集合：輸入三軸之刀具 路徑檔，可做後處理轉成 NC 檔，進行 NC 加 工程式特徵辨識，亦可進行特徵尺寸編修與 NC 程式更新；(2)三軸虛擬工具機加工模擬領 域類別集合：輸入加工 NC 程式，可進行工件 尺寸計算與顯示、三軸虛擬工具機加工模擬、 刀具路徑顯示、加工碰撞檢測與警示；(3)五軸 後處理領域類別集合：輸入刀具路徑檔，此服 務提供針對五軸工具機構型 HT(BC)型，輸入 旋轉軸心距離，進行五軸加工後處理服務；(4) 五 軸 工 具 機 斜 面 特 徵 加 工 服 務 領 域 類 別 集 合：輸入三軸刀具路徑檔，進行斜面特徵辨定 義與五軸加工後處理服務，以上四個領域類別 集合由虎科大開發設計與定義。高應大則使用 代理人開發環境，並開發使用者代理人整合相 關領域類別集合之應用，建構完成以軟體代理 人為基之智慧型虛擬多軸工具機遠距服務系 統。 表 1 智慧型虛擬多軸工具機遠距服務系統領域 類別集合分類與代理人和代理行之關係
Ontology Agency Agent
N F U O n to lo g y (B C B ) 1. Feature Recognition M u lt i_ A x is V R C N C A g en cy FR_Agent 2. 5AxisPost_BC 5AxisPost_BC_Agent
3. MT3Axis_Simulation MTSim3Axis Agent 4. Tilted_Plane Process Tilted_Plane Agent
N C K U O n to lo g y (V C + +
) 1. CL_Evaluation CLEval Agent
2. MTAssemble MTAssemble Agent
3. MTDesign MTDesign Agent
4. MT5Axis_Simulation MTSim5Axis Agent
4-2 以代理人為基之以代理人為基之以代理人為基之以代理人為基之智慧型虛擬多軸工具機遠智慧型虛擬多軸工具機遠智慧型虛擬多軸工具機遠智慧型虛擬多軸工具機遠 距 距 距 距服務服務服務服務系統測試系統測試系統測試系統測試 以代理人為基之智慧型虛擬多軸工具機遠 距服務系統之間的代理人與代理人之網路服 務功能與人機介面，如表 2 所示，而其施行之 順序圖範例，如圖 4 所示。使用者代理人擁有 三軸刀具路徑檔及五軸 AC_TT 型工具機，使 用者希望作斜面加工服務，系統提供可服務相 關代理人，首先使用者選用斜面加工服務，設 定平面定義相關參數，產生五軸 AC_TT 型工 具機可加工 NC 程式；第二步驟:服務系統自 動 啟 動 五 軸 工 具 機 組 裝 代 理 人 進 行 組 裝 服 務，產生機台構型資料(WCE)，第三步驟:服 務系統再度自動啟動五軸工具機加工模擬代 理人，讀入機台構型資料及 NC 加工程式，進 行虛擬機台進行加工模擬，於加工運動模擬中 使用者發現，因平面參數設定不正確，得到不 正確的加工模擬路徑；第四步驟：服務系統自 動再提供斜面加工服務，使用者從刀具路徑檔 及平面設定參數修正，獲得 AC_TT 型工具機 正確的加工 NC 程式，第五步驟:使用者選擇五 軸工具機加工模擬代理人，進行加工模擬，得 到正確加工運動模擬；代理人之間利用 KQML 與法定義執行令(Performatives)進行溝通，可進 行遠端工程服務，代理人開發環境模擬畫面， 如圖 5 所示。同時遠端服務代理人可利用傳檔 機制，送至 User_Agent 端並啟動，以達到 Mobile Agent 網路服務。Mobile Agent 的服務 介面可由 User Agent 自行操作，為瞭解本研究 透過網際網路之實用性，進行三個合作單位跨 校之學術網際網路實際測試，如圖 6 所示。
表 2 代理人網路服務功能 代理人 執行畫面 功能 CLEval Agent 刀具路 徑構型 初步評 估 MtSim5Axis Agent 五軸虛 擬工具 機加工 模擬 MTAssemble Agent 五軸虛 擬工具 機組裝 MTDesign Agent 五軸虛擬 工具機組 裝精度分 析 FR Agent 刀具路 徑特徵 辨識與 編修 MtSim3Axis Agent 三軸虛 擬工具 機加工 模擬 5AxisPost_BC Agent 五軸工 具機 HT(BC) 後處理 服務 Tilted_Plane Agent 傾斜面 辨識與 後處理 服務 User Agent 使用者 介面 於此學術網路環境測試中，代理人反應時 間，由於 Agent 系統為 JAVA 環境，程式小型 化，反應速度快，其測試反應速度如表 3 所示， 代理人遠端服務反應時間均小於 2 秒，在一般 可接受之反應範圍內。 表3 跨校測試系統反應平均時間 學校
項目 NCKU KUAS NFU Computer specification Core2 Duo E6550 Core2 Duo E6600 Core2 Duo E4600 Network bandwidth 100M 100M 100M Agent
response time 1 sec 1 sec 1 sec
4-3 以以以以 WWW 為基之網頁為基之網頁為基之網頁為基之網頁化化化化五軸工具機後處五軸工具機後處五軸工具機後處五軸工具機後處 理服務環境 理服務環境理服務環境 理服務環境可行性評估可行性評估可行性評估可行性評估 利用 JADE 代理人開發環境，設計兩個代 理人，一為使用者代理人，一為五軸工具機後 處理服務代理人。首先啟動五軸工具機後處理 服務代理人，再啟動使用者代理人及 www server 服務網頁，代理人網路架構如圖 7 所 示。代理人之間的溝通，是使用 FIPA ACL 所 定義的 perfomative 執行令，進行兩個代理人 溝通，圖 8(a)為使用者端啟動使用者代理人及 WWW 伺服器之溝通服務網頁介面，設定執 行令為 Request 及 content 為 postprocessor，透 過開檔機制，將刀具路徑檔(APTsource)傳至五 軸工具機後處理服務代理人，進行五軸工具機 (HT_BC 型)加工後處理服務，如圖 8(b)所示。 五軸工具機後處理服務代理人再將產生的加 工程式 NC 檔，回傳給使用者，如圖 8(c)所示； 使用者代理人可開啟五軸工具機加工 NC 程式 檔，透過網頁五軸工具機虛擬機台進行加工模 擬，如圖 8(d)所示。故可利用網頁為基之網頁 五軸工具機後處理服務環境是可行的。 4-4 虛擬控制器設計製作可行性評估虛擬控制器設計製作可行性評估虛擬控制器設計製作可行性評估 虛擬控制器設計製作可行性評估 User Agent 的人機界面部份，由高應大進 行虛擬控制器設計製作之可行性評估，實作對 象為 FANUC-0i-MC 控制器，配合實體控制器 之版面配置，結合視覺化程式開發環境與影像 處理軟體，並進行貼圖處理，提昇虛擬控制器
質感與真實控制器之擬真度；完成之虛擬控制 器人機界面，如圖 9 所示，由此可知，虛擬控 制器之設計與製作是可行的，未來可與虛擬五 軸工具整合，可達到利用虛擬控制器可操控虛 擬工具機之遠距控制模擬之控制系統。 五 五 五 五、、、、結果與討論結果與討論結果與討論結果與討論 本研究計畫乃是多年期整合型計畫之子計 畫三，研究主題是「智慧型虛擬多軸工具機遠 距服務系統之研發」，其目的是發展智慧型虛 擬多軸工具機遠距服務機制與系統環境之規 劃，本研究已經完成智慧型虛擬多軸工具機遠 距服務系統領域類別集合(Ontology)，並整合 以代理人為基之智慧型虛擬多軸工具機遠距 服務系統，可提供工具機製造產業進行智慧型 虛擬多軸工具機遠距服務系統，增進多軸工具 機製造設計分析與加工模擬，此代理人為基之 智慧型虛擬多軸工具機遠距服務系統整合，已 經完成以軟體代理人為基之智慧型虛擬多軸 工具機遠距服務系統之建置、整合與測試，並 完成智慧型虛擬多軸工具機遠距服務機制系 統環境建置。 六 六 六 六、、、、成果自評成果自評成果自評成果自評 本計畫所開發出之代理人為基之智慧型 虛擬多軸工具機遠距服務系統，其成果如下： (1) 完成以代理人為基之智慧型虛擬多軸工具 機遠距服務系統平台建構。 (2) 完成智慧型虛擬多軸工具機遠距服務系統 環境建立與整合測試。代理人可作遠端服 務與 mobile 代理人服務。 (3) 完成智慧型虛擬多軸工具機遠距服務系統 代理人間分散式通訊協定機制實作，服務 代理人可透過 KQML 作智慧型虛擬多軸工 具機遠距服務。 (4) 本研究所開發之技術及衍生之相關成果投 稿於國內外學術研討會之論文有 4 篇[13, 14, 15, 16]。 七 七 七 七、、、、致謝致謝致謝致謝 本研究承蒙國科會計畫補助，計畫編號： NSC 99-2221-E-151-031，特此誌謝外，也感謝 總計畫主持人-成功大學李榮顯教授及子計畫 二主持人-虎尾科技大學佘振華等研究團隊相 關人員在系統規劃、討論及整合測試上的協 助。 圖 5 智慧型虛擬多軸工具機遠距服務系統測試之模擬畫面
圖 6 智慧型虛擬多軸工具機遠距服務系統 圖 7 以 WWW 為基系統測試網路架構圖 (a) 使用端設定代理人溝通 performative 參數與傳送刀具路徑檔至五軸工具機 後處理代理人進行服務 (b)五軸工具機後處理代理人進行 後處理服務，執行畫面 (c)五軸工具機後處理代理人服務完成 回傳加工 NC 檔回使用者 (d)使用者呼叫加工 NC 檔進行加 工模擬 圖 8 WWW 環境五軸後處理服務與加工模擬系統測試
圖 9 虛擬控制器設計與製作
八、參考文獻
[1] Y.C. Kao and Grier C.I. Lin, “Development of a Collaborative CAD/CAM System”, Journal of Robotics and Computer Integrated Manufacturing, Volume 14, Issue 1, 1998, pp. 55-68.
[2] Min-Hsiung Hung; Fan-Tien Cheng; Sze-Chien Yeh, “Development of a Web-Services-Based e-Diagnostics Framework for Semiconductor
Manufacturing Industry”, IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, Vol.18 No. 1, February 2005, pp.122-135.
[3] Hung, Min-Hsiung; Chen, Kuan-Yii; Ho, Rui-Wen; Cheng, Fan-Tien, “ Development of an e-Diagnostics/Maintenance framework for semiconductor factories with security Considerations”,Advanced Engineering Informatics Volume: 17, Issue: 3-4, July - October, 2003, pp. 165-178.
[4] Hsien-Cheng Huang; Cheng, Fan-Tien, “ Development of a Generic Virtual Metrology Framework”,Advanced
Engineering Informatics Volume: 17, Issue: 3-4, July - October, 2003, pp. 165-178. [5] T. A. Chiang, A. J. C. Trappey, C. C. Ku,
“Using a knowledge-based intelligent system to support dynamic design reasoning for a collaborative design community” , The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Volume 31, Numbers 5-6 , December ,2006, pp 421-433. [6] Shaw C. Feng; Stouffer, Keith A.; Jurrens,
Kevin K., “Manufacturing planning and predictive process model integration using software agents”, Advanced Engineering
Informatics Volume: 19, Issue: 2, April, 2005, pp. 135-142.
[7] W. Shen and D.H.Norrie, “Application of agent-based systems in intelligent
manufacturing: An updated review”,
Advanced Engineering Informatics, Vol. 20, No. 4, 2006, pp415-431.
[8] W.J.Zhang and S.Q.Xie., “Agent Technology for Collaborative Process Planning: a
Review”, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol.32,
pp315-325,2007.
[9] H.B. Qiu; X.Y. Shao; P.G. Li; L.Gao., “an Agent- and Service-Based Collaborative Design Architecture under a Dynamic Integration Environment”, International Journal of Advanced Manufacturing Tchnology,Vol.35 pp15-25,2007.
[10] Jianjun Yang, Jubo Li, Xiaozhong Deng, Kai Xu and Hua Zhang, “A web services-based approach to develop a networked information integration service platform for gear enterprise”,Journal of Intelligent Manufacturing, Online First™, 10 November 2010.
[ 11 ] Desforges, Xavier; Habbadi, Abdallah; Archimède, Bernard, “Design methodology for smart actuator services for machine tool and machining control and monitoring”, Robotics and Computer Integrated Manufacturing Volume: 27, Issue: 6, December, 2011, pp. 963-976.
[12] Venkateswara Rao Komma, Pramod K. Jain and Narinder K. Mehta, “An approach for agent modeling in manufacturing on JADE™ reactive architecture”,The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2011, Volume 52, Numbers 9-12, Pages 1079-1090.
[ 13 ] Yung-Chou Kao, Rong-Shean Lee, Chen-Hua She and Mau-Sheng Chen, “An Agent-based Distributed Intelligent Reconfigurable Multi-Axis Machining System”, Proceedings of the 5th International Conference on Digital Enterprise Technology, Nantes, France, 22–24 October 2008.
[ 14 ] Yung-Chou Kao and Mau-Sheng Chen, “Development of an Agent-based Distributed Multi-axis Surface Milling
Machining Service System”, Proceedings of the 8th International Conference on Intelligent System Design and Applications, Kaohsiung City, Taiwan, 26 – 28 November 2008
[15]Yung-Chou Kao, Hsin-Yu Cheng, Jo-Peng Tsai, Mau-Sheng Chen, “Feasiblity Study on an Intelligent Virtual Multi-Axis machine Tool Remote Service System Architectur”, Internatiional Conference on Computer Application and System Modeling,XiaMen City, China, 18-20 November 2011.( Paper No.:M76)
[16] Yung-Chou Kao, Mau-Sheng Chen, “On an Agent-Based Distributed Multi-axis Reconfigurable Machining System”,
Submitted and accepted with major revision (under revision), July, 2011, International e-Journal of Business & Technology Leadership (eJBTL)
出席國際學術會議心得報告
出席國際學術會議心得報告
出席國際學術會議心得報告
出席國際學術會議心得報告
計畫編號 NSC 99-2221-E-151 -031 計畫名稱 智慧型虛擬多軸工具機遠距服務系統之研發(III) 出國人員姓名 服務機關及職稱 高永洲，國立高雄應用科技大學機械工程系 副教授會議時間地點 Paramount Hotel, 4-6 December 2010, Singapore
主辦機構：International Research Alliance for Science and Technology 會議名稱
(中文) 2010 電腦應用暨計算科學國際研討會
( 英 文 ) The 2010 International Congress on Computer Applications and Computational Science (CACS 2010)
發表論文題目
(中文) CNC 銑削加工機遠端資料服務人機界面開發
(英文) On a Remote Data Service Human Machine Interface for a CNC Milling Machine
一、目的
2010 電腦應用暨計算科學國際研討會主要目的在於邀集學術界、產業界以及政府研究 單位暨相關實驗室之研究人員與科學家，報告新的研究成果，藉以鑑別出電腦應用和計算
機科學未來的研究方向。研究主題如下所列以及相關課題：
代理人和自主系統（Agent and Autonomous Systems）
計算生物學暨生物資訊學（Computational Biology and Bioinformatics） 電腦輔助設計暨製造（Computer-Aided Design and Manufacturing） 電腦架構與超大型積體電路（Computer Architecture and VLSI） 電腦控制與機器人學（Computer Control and Robotics）
電腦圖學、動畫與虛擬實境（Computer Graphics, Animation, and Virtual Reality） 電腦在教育和學習技術應用（Computers in Education and Learning Technologies） 電腦建模與模擬（Computer Modeling and Simulations）
電腦網路與數據通訊（Computer Networks and Data Communications） 電腦安全和隱私（Computer Security and Privacy）
電腦視覺和圖紋辨識（Computer Vision and Pattern Recognition） 資料探勘與資料工程（Data Mining and Data Engineering）
分散是系統、網格計算和服務計算（Distributed Systems, Grid Computing, and Services Computing）
能源與動力工程（Energy and Power Systems） 智慧型系統（Intelligent Systems）
網際網路和全球資訊網系統（Internet and Web Systems） 奈米計算與奈米科技（Nanocomputing and Nano Technologies） 實時系統與嵌入式系統（Real-Time and Embedded Systems） 科學計算與應用（Scientific Computing and Applications）
訊號、影像及多媒體處理（Signal, Image and Multimedia Processing） 軟體工程（Software Engineering） 測試科技（Test Technologies） 參加本次研討會的學者專家來自中國、日本、韓國、台灣、美國、印度、馬來西亞、 新加坡以及澳大利亞等。 二、參加會議經過 此次參加CACS 2010年電腦應用暨計算科學國際研討會議，12月2日從台灣高雄國際機場搭 乘中華航空公司班機出發，約4小時抵達新加坡機場，出關之後抵達下榻之飯店Paramount Hotel, Singapore。此次會議於12月3日下午開始報到，開幕歡迎會於新加坡Paramount Hotel 四樓會議廳Parawave Room舉行；12月4日的3場主題演講如表1所列。
表 1 主題演講題目與演講者資料
主題 演講者 機構
Multimedia Information Security: An Overview of Research and Challenges
C. L. Philip Chen, Ph.D., FIEEE, FAAAS Chair Professor and Dean Faculty of Science and Technology
University of Macau, Macau SAR, China
Picking the right cloud architecture: A brief discussion of platform-as-a-service versus infrastructure-as-a-service offerings Chris Boesch Practice Associate Professor of Information Systems Singapore Management University
Adaptive Computing for Embedded Systems Tulika Mitra Associate Professor School of Computing National University of Singapore 依據此三個主題演講內容，可瞭解資訊安全乃是未來重要的課題。而雲端架構暨運算 所能提供的服務，也是目前當紅的技術；另外，嵌入式系統也最好能夠加上適應性控制， 才能符合未來所需。 本次研討會議共發表 158 篇論文，如表 2 所列，均採口頭報告方式發表，參加的學著
專家涵蓋工業界及學術研發單位，分開成兩個同時舉行的場次進行論文發表。出席此次會 議，報告人除了發表一篇學術論文外，並利用中場休息時間與用餐時間，與其它相關議題 之論文發表學者專家進行學術交流與討論；此行中，國內出席者包括來自成功大學和工研 院之研究員。 表 2 各論文主題與發表之篇數 主題 論文篇數
1A. Bioinformatics and Biomedical Informatics 8
1B. Computer Modeling and Simulations: I 8
2A. Computer Security and Privacy 6
2B. Scientific Computing and Applications 7
3A. Computer Vision and Pattern Recognition: I 8
3B. Intelligent Systems: I 9
4A. Software and Computer-Aided Design 7
4B. Intelligent Systems: II 7
5A. Computer Vision and Pattern Recognition: II 9
5B. Signal, Image and Multimedia Processing 8
6A. Computer Graphics, Animation, and Virtual Reality 7
6B. Computer Modeling and Simulations: II 7
7A. Data Mining and Data Engineering 10
7B. Computer Architecture and Test Technologies 9
8A. Energy and Power Systems 6
8B. Nanocomputing and Nano Technologies 7
9A. Computer Control and Robotics 11
9B. Computers in Education and Learning Technologies 9
9C. Computer Networks and Distributed Systems 7
9D. Computer Modeling and Simulations: III 8
共計 158
此次發表的論文「CNC 銑削加工機遠端資料服務人機界面開發(On a Remote Data Service Human Machine Interface for a CNC Milling Machine)」被安排於 2010 年 12 月 6 日 下午 13:00~15:00 報告，如圖 1 所示；本場次另外有 10 篇論文發表，分別為：(1) Predicting Risk using Missing Insurance Data: A Comparison between Decision Trees and Artificial Neural, Tshilidzi Marwala; (2) Parallel Processing for 3-D Slope Stability Problems, N. Li; (3) Control method of yaw angle in a non yaw angle operative unicycle robot, Yusuke Isomi; (4) Clinical hand motion analysis using the CyberGlove, T.K.H. Au; (5) Frequency Response Evaluation Based Model-free PID Controller Tuning Method, Stanislav Vrna; (6) A Control Method for Stabilization of a Unicycle Robot with Steering a Wheel, Yuki Goto; (7) Mathematica Application for Nonlinear Control Systems on Time Scales, Maris Tonso; (8) A Control System
for the Robot Shopping Cart, Taishi Onozato; (9) PID Control and Function Analysis of Sub-mini Underwater Vehicle, Yuyi Zhai; (10) Towards application of coordinate invariant approach in detection of the surgeon hand gestures during laparoscope, Sven Nomm。另外，與 此次台灣出席之學者和研究人員之合照如圖 2 所示。 圖 1 論文發表之一 圖 2 與出席此次會議之台灣研究合照 三、與會心得 此次的國際學術會議屬於範圍較廣的研討會，會議主題與報告人的未來潛在研究主題 延伸應用契合。參與此次國際學術研討會，最大收穫在於有機會與亞太地區與美洲地區的 研究學者專家，針對先進電腦應用技術以及可應用之領域，進一步瞭解國外研究學者的想 法與看法，對於日後進行相關領域之研究，例如遠距加工與監控和智能化與系統架構的世 界脈動有更明確之掌握，也更能了解遠端虛擬製造未來之趨勢，歸納心得如以下： (1) 遠端智能製造與監控技術應用：國內工具機產業整合遠端監控技術，乃是未來5年所不 得不之趨勢，可藉以擺脫中低價位之糾纏，提升國產工具機之國際形象。 (2) 智能化系統整合：若能整合微小化（微奈米尺度）之傳感器（致動器和感測器）訊號
擷取以及智能化人機界面之研發，在產業應用方面，例如工具機產業、機器人產業和 智慧化生活等產業，將會具備強而有潛力之國際競爭力。 四、建議 此次大會內容充實，所規劃的主軸契合報告人之研究主題與未來發展。遠端監控技術 乃是未來資訊化社會所無法避免的發展趨勢，台灣在過去十多年來，已經透過機器人、自 動化、工具機等領域帶頭，在感測器、致動器等技術有很好的技術基礎與發展，未來在微 機 電 和 奈 米 技 術 方 面 ， 若 能 聚 焦 在 微 奈 米 化 傳 感 器 之 研 製 ， 對 於 資 訊 暨 通 訊 科 技 (Information and Communication Technology)之未來在智能化功能與遠端智慧化監控技術整 合應用，將會有很好的潛力。但是，必須注意的是，對於跨領域系統整合以及系統分析、 規劃、設計以及可靠度和系統驗證等方面，也將是值得投入資源培育人才之重要項目。
五、攜回資料名稱及內容
Dear Yung-Chou Kao , Paper ID : P1875
Paper Title : On a Remote Data Service Human Machine Interface for a CNC Milling Machine Congratulations! It is a pleasure to inform you that your paper above is accepted for oral
presentation by The 2010 International Congress on Computer Applications and Computational Science (CACS 2010), 4-6 December 2010, Singapore. CACS 2010 conference proceedings will be published by IRAST Press which will submit the proceedings to Ei Compendex and ISTP for indexing (Ei Compendex and ISTP will decide whether to index CACS 2010 proceedings. CACS 2010
proceedings will not enter IEEE Xplore).
We hope you will take this opportunity to attend CACS 2010 and visit Singapore. Singapore's cultural diversity reflects its colonial history and Chinese, Malay, Indian and Arab ethnicities. English is the dominant official language, which is convenient for foreign visitors. Places of interest, such as the Orchard Road district, Singapore Zoo, Night Safari, and Sentosa, attract millions of visitors a year. Singapore is a paradise for shopping, dining, entertainment, and nightlife, with two new multi-billion-dollar integrated resorts.
Please follow the instructions below:
1. Revise your paper, appropriately addressing the reviewer comments (at the end of this email, if any) which are intended to help you improve your paper for final publication.
2. Please refer to the conference website irast.net/conferences/CACS/2010 for templates. Please do a thorough spelling check, e.g., by using the spelling tool in Microsoft Word. Upload your final camera-ready full paper as soon as possible, but latest by 9 September 2010, by using the Update link at the Submission page.
3. Each paper must have 1 dedicated registration with full payment received by 9 September 2010 for the paper to be included in the proceedings (Please refer to the conference website regarding the details on registration fees). Carefully observe the length limit of 4 pages for each paper. Extra pages beyond 4 pages will incur extra page fees. These payments must also be received by 9 September 2010 for the paper to be included in the proceedings.
Thank you for choosing CACS conferences to present your research results and we look forward to seeing you in Singapore, 4-6 December 2010. We also hope that you will submit your excellent work to future CACS conferences (further details will be announced later)
Yours sincerely,
Program Chairs, CACS 2010
Http://irast.net/conferences/CACS/2010/ Re se arch
IRAST
A l lia n c e Inte rnat i onal for ScOn a Remote Data Service Human Machine Interface for a CNC Milling Machine
Abstract
This paper aimed for resolving communication issues among controllers by following
MTConnect to proposing a remote data service architecture MTASS (Machine Tool
Application Service System) in Application layer – Human Machine Interface (HMI) so
as to bridge futuristic CNC controllers’ data communications. This HMI is expected to be
referenced not only to be able to integrate various intelligent application services into
individual controller but also be able to link different controllers.
國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表
日期:2011/10/27國科會補助計畫
計畫名稱: 子計畫三：智慧型虛擬多軸工具機遠距服務系統之研發(III) 計畫主持人: 高永洲 計畫編號: 99-2221-E-151-031- 學門領域: 自動化系統整合技術研發成果名稱
(中文) 智慧型虛擬多軸工具機遠端服務系統(英文) Intelligent Virtual Multi-Axis Machine Tool Remote Service System
成果歸屬機構
國立高雄應用科技大學發明人
(創作人)
高永洲,陳茂盛技術說明
(中文) 利用智慧型軟體代理人技術建構分散式多軸工具機（例如三軸和五軸銑削加工中 心機）之遠距加工製造服務系統，經過測試，可以提供之服務包括曲面加工之軸 數選擇、切削路徑模擬、多軸工具機虛擬機台運動模擬、三軸及五軸加工路徑後 處理轉成數值控制碼程式等。本系統具備擴充性，可以將使用C++程式寫成之多 軸加工之高階服務功能整合，變成可以透過在網際網路服務架構之下，經由智慧 型代理人機制提供遠端加工製造服務功能。也可以整合全球資網頁界面，提供多 種構型（例如Head-Head, Head-Table, Table-Table）之多軸加工路徑後處理服 務以及虛擬機台運動模擬。(英文) Intelligent software agent technology has been adopted to construct a distributed
multi-axis machine tool (such as three-multi-axis and five-multi-axis milling machining center) and provide remote machining services. The available implemented services include suggestion of the number of needed axes in machining a free-form surface, cutting toolpath simulation, multi-axis virtual machine tool motion simulation, post-processor for three to five axis NC codes, etc. The developed system could be extended to incorporate future advanced services developed by C++ so as to form Internet-based and/or Web-based remote distributed agent-based services. The services could also support head-head, head-table, and table-table five-axis machine center virtual machine motion simulations.
產業別
機械製造業；光學及精密器械製造業；醫療器材製造業；模具製造業技術/產品應用範圍
工具機遠端監控技術、虛擬多軸工具機運動模擬、機台運動碰撞檢查技術移轉可行性及
預期效益
有興趣之廠商必須具備研發部門，並有熟悉C++和JAVA之研發人員。 註：本項研發成果若尚未申請專利，請勿揭露可申請專利之主要內容。99 年度專題研究計畫研究成果彙整表
計畫主持人：高永洲 計畫編號： 99-2221-E-151-031-計畫名稱：具遠距服務智慧型虛擬多軸工具機系統之研發--子計畫三：智慧型虛擬多軸工具機遠距服 務系統之研發(III) 量化 成果項目 實際已達成 數（被接受 或已發表） 預期總達成 數(含實際已 達成數) 本計畫實 際貢獻百 分比 單位 備 註 （ 質 化 說 明：如 數 個 計 畫 共 同 成 果、成 果 列 為 該 期 刊 之 封 面 故 事 ... 等） 期刊論文 0 0 100% 研究報告/技術報告 3 3 100% 研討會論文 2 2 100% 篇 論文著作 專書 0 0 100% 申請中件數 0 0 100% 專利 已獲得件數 0 0 100% 件 件數 0 0 100% 件 技術移轉 權利金 0 0 100% 千元 碩士生 2 2 100% 3 博士生 0 0 100% 博士後研究員 0 0 100% 國內 參與計畫人力 （本國籍） 專任助理 0 0 100% 人次 期刊論文 1 1 100% 研究報告/技術報告 0 0 100% 研討會論文 1 1 100% 篇 論文著作 專書 0 0 100% 章/本 申請中件數 0 0 100% 專利 已獲得件數 0 0 100% 件 件數 0 0 100% 件 技術移轉 權利金 0 0 100% 千元 碩士生 0 0 100% 博士生 0 0 100% 博士後研究員 0 0 100% 國外 參與計畫人力 （外國籍） 專任助理 0 0 100% 人次其他成果
