博碩士論文 103323092 詳細資訊




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姓名 游輝邦(Hui-Pang You)  查詢紙本館藏   畢業系所 機械工程學系
論文名稱 雙陽極即時影像微電鍍控制之研究
(Real-time image feedback control for dual-anode local electrochemical deposition system)
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摘要(中) 本研究是要發展一套多陽極自動電鍍系統,以玻璃毛細管做為區隔,鑲埋75μm之白金絲作為陽極。電鍍液體為硫酸銅水溶液,以及金屬銅片做為陰極。由於多陽極在製作過程中,有許多不可控制的變因,導致白金暴露在鍍液的面積不同,造成銅柱的沉積速率有所差異。不論用什麼方法製作陣列式多陽極,各陽極之間皆會有些許差異,所以本研究要以CCD即時影像監測沉積物藉由改變脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation)的放電時間來達到銅柱沉積速率相同。
本研究以單一CCD影像監控系統達到雙微陽極自動導引電鍍,再經由個人桌上型電腦運算,二值化及Gradient Method、Prewitt Operator、Sobel Operator、Laplacian Operator等影像處理方法來定義微柱中心位置,透過Arduino脈衝波寬調控微陽極個別的放電時脈,經由PID控制,能夠有效的達到微柱沉積的速率一致,以及探討在不同電壓下系統的強健性與穩定性。
摘要(英) This research use 75 micrometer platinum wire to be Anode, and separate each other by glass capillary tube. Sulfuric acid to be plating solution and Copper plate to be cathode. Because of some difference occur when both anode produced, which means there must have something different when you compare with each anode. So that the area of platinum explored to the solution might be different. That might cause the deposition rate different. No matter what kind of handmade way to produce anode, there must a little bit different between them. This research wants to change PWM value by CCD Camera detection to achieve same rate of deposition.
This research use one CCD Camera to build an auto plating system, Computed Threshold, Prewitt Operator, Sobel Operator, and so on to define column center. By control method PID adjust Arduino Switch PWM, Can efficiently attempt to same deposition rate and discuss with the robustness and stability.
關鍵字(中) ★ 局部電化學
★ 雙陽極微電鍍
★ 影像控制
★ 即時影像電鍍
關鍵字(英) ★ Localize deposition
★ dual Anode deposition
★ Image control
★ Real time image deposition
論文目次 論文摘要: . i
Abstract: ii
致謝: . iii
目錄 I
圖目錄 . IV
表目錄 . VI
第一章 緒論 . 1
1-1 前言 . 1
1-2 局部電化學原理 . 2
1-3 . 實驗簡介 4
第二章 自動電鍍系統硬體架構 5
2-1 微陽極的製作 . 6
2-2 硫酸銅水溶液 . 9
2-3 CCD攝影鏡頭ASISY altar U500 . 10
2-4 光耦合器(4N25) . 11
2-5 高功率LED 11
2-6 單晶片Arduino . 12
第三章 軟體控制與影像處理 13
3-1 軟體介面: 13
3-2 影像處理技術: 15
3-3 二值化運算 . 15
3-4 雙陽極同時電鍍 . 16
第四章 實驗討論 20
4-1 控制法則與實驗目的 . 20
4-2 單根陽極比較 . 22
4-3 一開一閉迴路(無_P) 23
4-4 兩比例控制(P_P) 25
4-5 比例與微分比例控制(P_PD) . 28
4-6 兩微分比例控制(PD_PD) 29
4-7 不同濃度及電壓 . 31
第五章 結論與未來展望 33
5-1 陽極矩陣精度 . 33
5-2 微柱結構 . 33
5-3 CCD攝影機 33
參考文獻 . 34
附錄 . 36
參考文獻 [1]John D. Madden and Ian W. Hunter “Three-Dimensional Microfabrication by Localized Electrochemical Deposition” VOL. 5, NO. 1, MARCH 1996
[2] Muller, F. Muller, and M. Hietschold, “Localized Electrochemical Deposition of Metals Using Micropipettes,” Thin Solid Films, 366, (2000), pp.32-36.
[3] R. P. Copeland ; Dept. of Electr. Eng., Wright State Univ., Dayton, OH, USA ; K. S. Rattan” A Fuzzy Logic Supervisor for PID Control of Unknown Systems”
[4]鄭家昇,「順滑模式應用於氣動馬達伺服平台之定位控制」,國立中央大學機械工程研究所碩士論文
[5]林彥州「適用於未知非線性多輸入多輸出系統之適應性PID容錯控制器」
國立成功大學電機工程學系碩博士班碩士論文
[6]C.S.Lin,C.Y.Lee,J.H.Yang,s.Hung,”Improved Copper Microcolumn Febricated by Localized Electrochemical Dposition”,Electrochemical and solid-State Letters(2005)C125-C129
[7]S.H.Yeo,J,H.Choo and K.S.Yip,”Localized eletorchemical Deposition-the growth behavior of nickel micro-columns”,Proc.SPIE4174(2000)30-9
[8 J.H YAng,J.C.Lin,T.K.Chang,G.Y.Lai and S.B Jiang.Micromech.Miroceng.18(2008)055023]
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[10] ]Y. Li, Y. Zheng, G. Yang, and L. Peng, “Localized electrochemical micromachining with gap control,” Sensors and Actuators A. 108(2003), pp. 144-148
[11] 邱永傑,「即時影像引導連續式微電鍍之立體結構製作研究」,國立中央大學機械工程研究所碩士論文
[12] R. A. Said, “Microfabrication by Localized Electrochemical Deposition Experimental Investigation and Theoretical Modelling,” Nanotechnology, (2003) pp.523-53
指導教授 黃衍任(Hwang, Yean-ren) 審核日期 2016-7-19
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