簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 李文政
Lee, Wen-Cheng
論文名稱: 遠端監控微撓性機械夾持系統之研究
Research on Remote Supervisory and Control of Compliant Micro-Manipulator System
指導教授: 張仁宗
Chang, Ren-Jung
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 機械工程學系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2002
畢業學年度: 90
語文別: 中文
論文頁數: 113
中文關鍵詞: 遠端監控微撓性機械夾持系統影像伺服網路傳輸延遲
外文關鍵詞: image-servo, compliant micro-assembly system, remote supervisory control, network transportation delay
相關次數: 點閱:155下載:2
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  •   本研究利用具有良好人機界面之圖控式程式語言LabVIEW來設計改良本「光機電系統控制」實驗室已發展出之一微撓性機械夾持系統,使之成為一可以藉由網際網路 (Internet) 瀏覽器 (Browser) 作遠端監視與控制 (Remote Supervisory and Control) 的一網路化遠端監控微撓性機械夾持系統。
      另外將光源照明控制、影像處理技術、機械運動控制、CCD 攝影機影像視覺與網路技術整合成為一網路化影像伺服系統。
    然後針對系統網路化操控時所面臨具隨機與時變 (Random and Time-variant) 特性的網路傳輸延遲時間,做量測並分析其對控制系統穩定度、響應與性能的影響。
      最後希望藉由本文提出的此一研究,可以實現任何人在任何時間與地方皆可對本微撓性機械夾持系統作遠端監視與控制。

      A compliant micro-manipulator system has been developed by our “Opto-Mechatronic Systems Control Laboratory”. In this thesis, a graphical programming language-LabVIEW with ease-of-use friendly human machine interface (HMI) is used to improve and enhance the previous system. The present system can be supervised and controlled remotely by using any internet browser. It is a network-based remote supervisory and control of compliant micro-assembly system.
      To integrate illumination control, image processing methods, mechanical motion control, CCD camera image vision, and network technologies to the previous system, then it becomes a networked-based image-servo system. Furthermore it is the basis of becoming automatic system in the future.
      Remote control via network encounters the problem of network delay with random time-variant characteristics. The affects of transportation delay on system stability, response and performance are measured and analyzed.
    Finally, the present work contributes that everyone at any time and place can supervise and control this compliant micro-assembly system.

    中文摘要 I ABSTRACT II 目  錄 III 圖 目 錄 VII 表 目 錄 XIII 符號說明 XIV 致  謝 XV 第一章 緒論 1   1-1 前言 1   1-2 研究動機 2   1-3 文獻回顧 2   1-4 研究方法 5   1-5 論文架構 7 第二章 系統架構與設計 9   2-1 系統架構 9     2-1-1 近端監控系統架構 9     2-1-2 遠端監控系統架構 11   2-2 系統設計 16     2-2-1 系統設計方法 16     2-2-2 系統設計步驟 17 第三章 人機/使用者介面(HMI/GUI)系統 19   3-1 圖控式程式語言LabVIEW 介紹 19   3-2 人機/使用者介面(HMI/GUI)系統之設計 21     3-2-1 人機/使用者介面系統之設計原則 21     3-2-2 人機/使用者介面系統之設計步驟 24 第四章 機械運動控制系統 26   4-1 微撓性機械夾持系統 26   4-2 機械運動控制系統之架構 28   4-3 機械運動控制系統之硬體 30     4-3-1 挾持器平台前後和置物平台上下運動伺服系統之硬體 30     4-3-2 挾持器左右迴轉運動伺服系統之硬體 33     4-3-3 挾持器開閉運動伺服系統之硬體 36   4-4 機械運動控制系統之軟體 39     4-4-1 挾持器平台前後和置物平台上下運動伺服系統之軟體 39     4-4-2 挾持器迴轉運動伺服系統之軟體 43     4-4-3 挾持器開閉 (Open & Close) 運動伺服系統之軟體 44 第五章 影像視覺系統 47   5-1 影像視覺系統之架構 47   5-2 影像視覺系統之硬體 48     5-2-1 第一軸影像視覺系統之硬體 49     5-2-2 第二軸與第四軸影像視覺系統之硬體 50     5-2-3 第三軸影像視覺系統之硬體 50   5-3 影像視覺系統之軟體 52     5-3-1 四軸影像視覺系統CCD攝影機的影像擷取 52     5-3-2 四軸影像視覺系統光源的亮度控制 53     5-3-3 第三軸鏡頭放大倍率與焦距調整控制 [30] 55 第六章 網路遠端監控系統 59   6-1 網路基本概論 59     6-1-1 網路基本概念 59     6-1-2 OSI 分層模型架構 63     6-1-3 通訊協定 67   6-2 網路傳輸延遲時間的量測 69   6-3 網路傳輸時間延遲對控制系統之影響 72     6-3-1 控制系統模型 73     6-3-2 網路傳輸時間延遲對控制系統之影響模擬與分析 74   6-4 遠端監控技術 80   6-5 LabVIEW 的遠端監控技術 83     6-5-1 TCP (UDP) / IP VIs 83     6-5-2 DataSocket 86     6-5-3 VI Server 90     6-5-4 AppletVIEW 92 第七章 系統整合與實現 96   7-1 整合系統之軟體與硬體架構 96     7-1-1 整合系統之軟體架構 96     7-1-2 整合系統之應體架構 97   7-2 整合系統校準 98     7-2-1 位置基準系統校準 98     7-2-2 影像基準系統校準 98     7-2-3 兩種系統校準法的比較 98   7-3 整合系統人機/使用者介面(HMI/GUI)之架構設計 102   7-4 影像基準運動控制(近端監控系統) 103   7-5 遠端監控系統的實現與結果 104 第八章 結論與未來展望 106   8-1 結論 106   8-2 未來展望 107 參考文獻 108 附錄 111 自述 114

    [1] R. Goertz and R. Thompson, “Electronically Controlled Manipulator, ” Nucleonics, 1954.
    [2] http://www.cern.ch/Public/ACHIEVEMENTS/WEB/history.html
    [3] http://www.cl.cam.ac.uk/coffee/coffee.html
    [4] K. Goldberg, S. Genterner, C. Sutter, and J. Wiegley, “The Mercury Project: A Feasibility Study for Internet Robots, ” IEEE Robotics & Automation Magazine, p.p. 35-40, 2000.
    [5] K. Taylor & B. Dalton, “Internet Robots: A New Robotics Niche, ” IEEE Robotics & Automation Magazine, p.p. 27-24, 2000
    [6] R. Siegwart, C. Wannaz, P. Garcia, R. Blank “Guiding Mobile Robots on the Web,” IROS’98 Workshop on Robots on the Web, Victoria, Canada, October 1998.] M. Sitti, K. Hirahara, & H. Hashimoto, “2-D Micro Particle Assembly using Atomic Force Microscope, ” IEEE Int. Symp. On Micromechatronics & human Science, p.p. 143-148, 1998.
    [8] A. Codourey, M. Rodriguez, I. Pappas, “A Task-oriented Teleoperation System for Assembly in the Microworld,” IEEE ICAR ’97, Monterey, CA, p.p. 235-240, 1997.
    [9] 張文陽, “微組裝系統之影像伺服控制設計, ”國立成功大學機械
    工程學系碩士論文, 中華民國八十九年七月.
    [10] N.P. Suh, "The Principles of Design," Oxford University Press, New York, pp. 811-833, 1990.
    [11] 王福山, “微型撓性夾爪系統之設計、製造與測試”, 國立成功大學機械工程學系碩士論文, 中華民國八十七年六月
    [12] D. A. Bradley, D. Dawson, N. C. Burd & A. J. Loader, “Mechatronics, “Chapman & Hall, 1993.
    [13] 蕭子健、儲昭偉、王智昱, " LabVIEW進階篇, ”高立圖書有限公司, 民國八十八年六月。
    [14] http://www.moritexusa.com/
    [15] http://www.nowa.com.tw/
    [16] http://www.vitonet.co.kr/
    [17] 羅華強, ”Matlab5.3 Simulink3.0範例入門, “ 全華科技, 89年8月
    [18] Gary W. Johnson, “ LabVIEW Graphical Programming, ” McGraw-Hill, 2002
    [19] 陳泰成, “微組裝系統之影像伺服控制設計, ”國立成功大學機械工程學系碩士論文, 中華民國九十年七月.
    [20] Yoshikawa, Tsuneo, “Foundations of robotics : analysis and control, “ MIT Press, 1990.
    [21] 7344 Hardware User Manual, Motion Control, National Instruments Corp.,
    [22] Universal Motion Interface (UMI) Accessory User Guide, National Instruments Corp., August 1999.
    [23] Gordon, McComb, “The Robot Builder’s Bonanza, ” McGraw-Hill, 2001.
    [24] Operation Manual PZ 68E, Physik Instrumente
    [25] Operation Manual PZ 77E, Physik Instrumente
    [26] Operation Manual PZ 65E, Physik Instrumente
    [27] Software Application Manual, Physik Instrumente
    [28] Imaq Vision Manual, National Instrument
    [29] RS232 Zoom Lens Control Instuctions, Optem
    [30] 小泉修著, 白中和譯, “看圖瞭解伺服器(Server) ”, 建興, 2001年 1月
    [31] Jeffrey Travis, “Internet Applications in LabVIEW,” Prentice Hall, 2000.
    [32] AppletVIEW 2.1 User Guide and Reference Manual, Nacimiento Software Corp.,

    下載圖示
    2004-07-30公開
    QR CODE