微小螺絲自動鎖附於手機機體之設計與實現

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姓名

呂睿晨(Jui-Chen Lu) 查詢紙本館藏

畢業系所

光機電工程研究所

論文名稱

微小螺絲自動鎖附於手機機體之設計與實現

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摘要(中)

工業4.0為當今相當熱門的研究方向，在此趨勢中，機器視覺被廣泛應用，機械手臂與影像處理結合，儼然成為工業自動化中廣為使用之設備，它不僅活動範圍廣、可塑性高，更能因應不同的環境狀況，搭配其他設備進而增加其便利性與效率。
　　本論文使用MITSUBISHI型號RV-2SD的六軸機械手臂，來進行空間座標控制，搭配兩台CCD攝影機以建立視覺系統，並以Visual Studio為基礎來創建影像座標控制之人機介面，將其實現於控制機械手臂自動鎖附手機機體之微小螺絲。
　　利用兩台攝影機來分別進行粗定位與細定位控制，將拍攝之影像透過處理，找出螺孔於影像中的座標位置，經由座標轉換與誤差校正，計算出空間中的座標位置，操作機械手臂以完成定位控制，並依據各個螺孔的高度與深度，執行不同之鎖附。

摘要(英)

Industry 4.0 is a very popular research direction nowadays and within this trend, Machine Vision has been broadly used. The combination of manipulator and image processing provides a wide range of activities, high flexibility, and excellent adaptability to cope with other equipment to enhance expediency and efficiency. Because of these advantages, this combination of techniques becomes a commonly used in industrial automation environment.
The objective of this thesis is to tighten tiny screws of the cellphone automatically through controlling the six-axis manipulator. This is done by using the manipulator to perform space coordination control while having two CCD cameras to generate vision system and Visual Studio to create a human-machine interface for image coordinate control.
By utilizing two cameras respectively to perform initial positioning control and fine positioning control, the captured images can be processed and analyzed to find out the coordinate position of the screw hole. Through coordinate transformation and calculation, the position of the space coordinate is found and can be positioning control by manipulator. Depending on the height and depth of each screw hole, different degree of fasten and adjustment are performed.

關鍵字(中)

★ 自動鎖附系統
★ 座標轉換
★ 影像處理

關鍵字(英)

★ Manipulator
★ Image processing
★ Coordinate transformation

論文目次

摘要 i
Abstract ii
致謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii
符號說明 x
第一章緒論 1
1-1 研究背景與動機 1
1-2 文獻回顧 2
1-3 研究概述 4
1-4 研究大綱 5
第二章影像處理與座標系統 7
2-1 OpenCV環境簡介 8
2-2 色彩模式轉換 8
2-3 平滑化 10
2-3-1 中值濾波 10
2-3-2 高斯濾波 11
2-4 形態處理 12
2-4-1 膨脹(Dilation) 13
2-4-2 浸蝕(Erosion) 13
2-5 適應性門檻值法 14
2-6 連結區塊 15
2-7 邊緣偵測 17
2-8 霍夫圓偵測 19
2-9 座標系與空間位置描述 22
2-10 座標系旋轉 23
2-11 座標系旋轉及平移 24
2-12 連續三個座標系旋轉及平移 25
第三章實驗平台架構 26
3-1 硬體 26
3-1-1 機械手臂 27
3-1-2 CCD攝影機與鏡頭 29
3-1-3 影像擷取卡 30
3-1-4 Arduino UNO 31
3-1-5 L298N 32
3-1-6 自動鎖螺絲機與套筒機構加工 33
3-1-7 螺絲起子頭 34
3-1-8 螺絲與手機機體 35
3-1-9 攝影機Camera 1固定機構加工 37
3-1-10 攝影機Camera 2固定機構加工 38
3-2 軟體 39
3-2-1 人機介面 40
3-2-2 機械手臂控制器 42
3-2-3 Arduino控制器 43
第四章實驗數據與結果 44
4-1 實驗環境 44
4-2 Camera 1座標系與手臂座標系之間的轉換 45
4-2-1 座標轉換公式 47
4-2-2 量測數據 48
4-2-3 計算轉換矩陣 50
4-3 Camera 2座標系與手臂座標系之間的校正 51
4-3-1　誤差校正方程式 53
4-3-2 量測數據 54
4-3-3 計算校正參數 55
4-4 手機各螺孔高度不一致之解決 57
4-5 手機各螺孔深度不一致之解決 59
4-6 實驗流程與結果 60
4-6-1　程式設計概念 60
4-6-2　鎖附iPhone i5s機體之螺孔 60
4-6-3　鎖附Sony Ericsson MT11i機體之螺孔 71
第五章結論與未來展望 76
5-1 結論 76
5-2 未來展望 77
參考文獻 78

參考文獻

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指導教授

董必正

審核日期

2018-8-3

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