博碩士論文 103552031 詳細資訊




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姓名 鄭喬文(Chiao-Wen Cheng)  查詢紙本館藏   畢業系所 資訊工程學系在職專班
論文名稱 整合可程式邏輯控制與機器視覺的PLCopen開發平台
(A PLCopen Development Platform Integrating a Programmable Logic Controller and Machine Vision)
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摘要(中) 在智慧製造的潮流下,工業控制結合機器視覺成為必然的趨勢,傳統的整合方案不僅耗時、高成本、開發和佈署困難。為了解決此問題,本研究基於開源軟體Beremiz的PLCopen編輯器,進一步整合了可程式邏輯控制與機器視覺的函式庫在單一編輯器,並且研發一個可程式邏輯控制與一個機器視覺模擬器,使用編輯器所輸出的XML格式的PLC程式,透過XML解析器分析執行功能和流程,得以容易地進行邏輯控制和視覺分析的功能模擬。一旦驗證成功,再將解析器轉譯的GVM編碼表,傳送至內建PLCopen執行引擎的GVM控制器,即可於工作現場執行PLCopen程式,完成系統快速佈署。我們以一個視覺導引機械手臂的控制系統(Vision-Guided Robot Arm, VGRA)設計來驗證此一平台。目標系統是六軸機械手臂結合視覺感測器,機器視覺用於偵測和辨識物件,機械手臂則負責夾取和放置物件。藉由本研究所設計的PLCopen開發平台,可有效進行邏輯控制與機器視覺的整合編輯,接著模擬系統流程及功能,最後快速佈署控制器,完成應用系統開發。
摘要(英) The combination of industrial control and machine vision has become an inevitability in the era of intelligent manufacturing. Traditional integration schemes are time consuming and costly, as well as difficult to develop and deploy. To solve this problem, the present study integrated a programmable logic controller (PLC) and a machine vision library in a single editor according to the PLCopen editor of Beremiz, a set of open-source software. We also developed a PLC and a machine vision simulator, which uses the PLC program in the XML format as it is output by the editor, to analyze the executive functions and related processes through an XML parser. This can facilitate simulation of the functions of logic control and visual analysis. Once the verification is complete, the Grafcet virtual machine (GVM) code table translated by the parser is transferred to the GVM controller of the built-in PLCopen execution engine, which executes the PLCopen program in the field, completing the system’s rapid deployment. We validated this platform with a vision-guided robot arm design. The target system is a six-axis robot arm with a visual sensor, which is used to detect and identify objects; the robotic arm is responsible for gripping and placing objects. The proposed PLCopen development platform enables integrated editing of logic control and machine vision and simulation of the system flow and functions. The controller can be quickly deployed to complete the development of an application system.
關鍵字(中) ★ 可程式邏輯控制
★ 機器視覺
★ PLCopen
★ XML
關鍵字(英) ★ programmable logic controller
★ machine vision
★ PLCopen
★ XML
論文目次 摘要 i
Abstract ii
致謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 x
第一章、緒論 1
1.1研究背景與動機 1
1.2研究目的 3
1.3論文架構 4
第二章、相關技術回顧 5
2.1運動控制 5
2.1.1簡介 5
2.2邏輯控制(程序控制) 7
2.2.1 PLC內部運作方式 7
2.3機器視覺 9
2.3.1機器視覺原理 10
2.4 Grafcet虛擬機器 10
2.4.1基本原理 11
2.4.2虛擬平台軟體架構 13
2.4.3參數表 14
2.5 PLCopen 17
2.6 PLCopen編輯器 21
2.7 XML可延伸標記式語言 23
2.7.1簡介 23
2.7.2解析方法 24
第三章、整合開發平台設計 29
3.1系統架構與流程 29
3.2控制/視覺整合編輯器 30
3.2.1 ActionBlock編輯功能模組 31
3.2.2圖形繪製功能模組 33
3.2.3圖形轉換XML功能模組 34
3.3 XML解析器 36
3.3.1 XML解析 36
3.3.2 Grafcet資訊整合 37
3.3.3參數表編碼功能模組 38
3.4模擬器 38
3.4.1圖形介面生成 39
3.4.2邏輯控制模擬器 41
3.4.3機器視覺模擬器模組 48
第四章、視覺導引機械手臂控制系統開發 54
4.1開發環境 54
4.1.1開發平台 55
4.1.2嵌入式開發板 55
4.1.3機械手臂 58
4.1.4機器視覺模組 60
4.2視覺導引機械手臂(VGRA)規格描述 61
4.3使用PLCopen編輯器設計VGRA控制器 62
4.4使用解析器分析VGRA離散事件模型 64
4.5 VGRA系統模擬 65
4.5.1 VGRA邏輯控制模擬 66
4.5.2 VGRA機器視覺模擬 68
4.6討論 70
第五章、結論與未來方向 72
5.1結論 72
5.2未來方向 73
參考文獻 74
附錄 77
附錄、機器視覺函式庫 77
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指導教授 陳慶瀚(Ching-Han Chen) 審核日期 2017-11-1
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