博碩士論文 993207001 詳細資訊




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姓名 林宗銳(Zong-rui Lin)  查詢紙本館藏   畢業系所 光機電工程研究所
論文名稱 形狀記憶合金對焦系統與嵌入式軟體開發
(The developments of a shape memory alloy focus system and an embedded software system)
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摘要(中) 本論文致力於設計出一套形狀記憶合金驅動的自動對焦系統,主要分為硬體架設與軟體開發兩部分。
對焦致動器機構採用線型態的形狀記憶合金驅動致動器做往復運動,搭配光學成像原理,挑選適當的鏡片與感光元件,架設出成像平台。並設計PWM電流加熱電路,控制記憶合金線的溫度。透過微控制器作為軟硬體間通訊的橋樑,將電腦端判斷求得的加熱電流值傳送至硬體電路。
在電腦傳寫Borland C++ Builder人機介面,即時截取Web Camera的畫面,利用影像識別畫面的清晰程度,作為被動式對焦演算法中的性能指標,運用爬山法的概念設計出電流調變的法則。本文中設計幾種調變法則,藉由些特性參數來比較,哪種為較佳的調變方法。
最後,將整套可以實際運作的自動對焦流程,移植到ARM嵌入式系統,期望能脫離電腦的控制,精簡整套對焦系統。
摘要(英) This thesis is dedicated to design the auto focus system driven by the shape memory alloy, mainly divided into two parts of the hardware setup and the software development.
The focus actuator uses the line type of the shape memory alloy to drive the mechanism doing the reciprocating movement. Then, with the optical imaging principle select the appropriate lens and the image sensor to set up the imaging platform. And designing the PWM circuit controls the shape memory alloy temperature. Through the microcontroller as the communication sends the message calculated on the PC to the heating circuit.
In the computer, writing the Borland C++ Builder interface captures the real time image from the web camera, and identifies the image clarity. Using the mountain climbing search concept designs the several current modulation rules. Which will be compared the advantages and disadvantages from the real experiment result.
Finally, the whole working auto focus processes are ported to the ARM embedded system. Expect to break away the computer control to simplify the entire auto focus system.
關鍵字(中) ★ ARM 嵌入式系統
★ 爬山法
★ PWM
★ 形狀記憶合金
關鍵字(英) ★ Shape Memory Alloy
★ PWM
★ Mountain Climbing Search
★ ARM Embedded system
論文目次 摘要 i
Abstract ii
致謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究背景與動機 1
1-3 文獻回顧 4
1-4 論文貢獻 5
1-5 論文架構 6
第二章 形狀記憶合金對焦系統元件探討 7
2-1 形狀記憶合金介紹 8
2-2 對焦致動器 11
2-3 光學鏡頭調焦 12
2-4 影像感測器 14
2-5 形狀記憶合金驅動電路 16
2-6 影像清晰程度識別 18
2-7 通訊介面 23
第三章 系統架設與研究方法 25
3-1 硬體系統設計 25
3-1-1 形狀記憶合金對焦致動器 26
3-1-2 光學成像系統 32
3-1-3 電路控制系統 35
3-1-4 硬體架構 37
3-2 軟體系統開發 39
3-2-1 影像清晰度判斷系統 39
3-2-2 對焦點搜尋法則 51
3-2-3 人機介面 54
第四章 實驗結果及分析 56
4-1 自動對焦測試實驗 56
4-1-1 固定間隔法 57
4-1-2 加熱電流調變法 59
4-1-3 給定最大電流加熱法 60
4-2 對焦成果比較 61
4-2-1 相同物距測試實驗 61
4-2-2 相異物距測試實驗 67
第五章 嵌入式系統開發 70
5-1 嵌入式對焦系統介紹 70
5-2 自動對焦實際測試結果 72
第六章 結論與未來展望 75
6-1 結論 75
6-2 未來展望 75
參考文獻 77
參考文獻 [1]Koji Ikuta, Masahiro Tsukumoto, Shigeo Hirose, “Shape memory alloy servo actuator system With electric resistance feedback And application for active endoscope”, Proceeding of the Robotics and Automation, pp. 427-430 vol.1, Apr. 24-29, 1988.
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[3]董志強,「智慧型材料驅動機械手之設計」,國立中央大學機械工程研究所,碩士論文,June 2007。
[4]C. Mavroidis, “Development of Advanced Actuator Using Shape Memory Alloys and Electrorheological Fluids”, Research in Nondestructive Evaluation, vol.14, pp.1–32, 2002.
[5]楊三本,「形狀記憶合金驅動的對焦致動器之設計」,國立中央大學機械 工程研究所,碩士論文,June 2009。
[6]賴耀仁,「線型形狀記憶合金之力學特性及其應用研究」,大同大學機械工程研究所,博士論文,2011。
[7]Fang-Hsuan Cheng, Hsin-Wei Ma, “Research on Fast Image Based Auto Focus Technique”, Journal of Information Technology and Applications, Vol. 3, No. 1, pp. 67-76, 2008.
[8]Jie He, Rongzhen Zhou, and Zhiliang Hong, “Modified Fast Climbing Search Auto-focus Algorithm with Adaptive Step Size Searching Technique for Digital Camera”, IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol. 49, No. 2, MAY 2003.
[9]胡友文,「形狀記憶合金力學特性之研究」,大同大學碩士論文。
[10]維基百科,http://en.wikipedia.org/wiki/Shape_memory_alloy#cite_note-ot-0
[11]徐文祥教授,「 微致動器原理簡介」, 交通大學機械系。
[12]雷良煥、黃吉成、徐永珍,「後來居上的CMOS 影像感測器」,物理雙月刊32卷1期。
[13]林宗輝,「手機照像感測元件的技術概觀」,電子時報,2007年1月。
[14]R.C. Gonzalez and R.E. Woods, “Digital Image Processing”, Prentice-Hall, New Jersey (2002).
指導教授 黃衍任(Yean-ren Hwang) 審核日期 2012-7-23
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