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研究生: 陳冠宏
Chen, Guan-Hong
論文名稱: 自動化搬運系統影像與決策樹導引自走車設計及製作
Design and Fabrication of Machine Image and Decision Tree Guided Robot Car Used in Automatic Transport System
指導教授: 林穎裕
Lin, Yiing-Yuh
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 航空太空工程學系
Department of Aeronautics & Astronautics
論文出版年: 2014
畢業學年度: 102
語文別: 中文
論文頁數: 70
中文關鍵詞: 自動搬運系統影像處理三輪式自走車決策樹
外文關鍵詞: automatic transport system, image processor, three-wheeled robot car, decision tree
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  • 本研究的目的為設計製作一輛三輪式自走車用於一個影像導引的自動搬運系統,其主要功能為利用邏輯控制決策樹感測躲避周為障礙物,並使用影像處理方法,分別且導循標誌指示,引導自走車運動。結合系統控制律引導自走車運動。自走車主要分為五個模組,第一為影像擷取模組,透過車體上的CCD攝影機擷取影像,以影像處理的方法,辨別目標物標誌,追蹤鎖定目標中心並根據所辨別之標誌引導自走車。第二為環境感測模組,以紅外線感測器感測車體環境,是否有障礙物,並估測障礙物距離。第三為控制及資料傳輸模組,包括三個微處理器接收主控電腦傳達的命令,將所收集到的各項參數回傳主控電腦儲存,以及依照使用不同邏輯決策樹控制律,輸出控制訊號至第四部份模組。第四為動力驅動模組,包含電源供應器、直流馬達、底盤與車輪,接收第三部分模組傳來的訊號控制馬達驅使自走車。第五為電腦監控介面模組,儲存並即時監控自走車便於排除系統問題,根據決策樹給予自走車動作命令。整合此五個模組,使自走車根據設定的引導方向,行走於走道中完成儲搬運工作。本研究另設不同顏色的幾何形狀標誌引導自走車前進、停止、左轉、右轉,以紅外線開啟電梯門等,並成功的實際驗證所設計的邏輯決策樹及控制律功能。
    關鍵字: 自動搬運系統;影像處理;三輪式自走車;決策樹。

    The purpose of this research is to design and fabricate an image guided robot car that can be used in an automatic transport system. The robot car which is three-wheeled for simple configuration has the capabilities of identifying, recognizing, and tracking geometric symbols and following their individual, predefined instruction. Five functional modules are included in the car. The first is the image processing module that can capture serial pictures through CCD camera, isolate a symbol form the picture, and find the center of the symbol using image processing technique. The second is the obstacle sensing module, using infrared sensors placed around car to detect and estimate obstacle distance in its surrounding. The third is the control and data transmission module including three microprocessors that receive command given by monitoring PC to regulate the robot car and transmit robot system data to the PC. The fourth is the power and driving module, receiving control signals from the third module, DC motor, car frame and wheels to carry and maneuver the car. The fifth module is the monitoring PC that processes image pictures and gives motion command to the robot car according to the decision tree. Experiments using various symbols with different colors to guide the robot car to move forward, stop, turn left, turn right, avoid obstacle, and to stop and open an elevator door are tested with successful results.

    Key words: automatic transport system, image processor, three-wheeled robot car, decision tree.

    中文摘要……………………………………………………………………i 英文延伸摘要…………………………………………………………………ii 致謝………………………………………………………………………vi 目錄…………………………………………………………………………vii 表目錄……………………………………………………………………ix 圖目錄……………………………………………………………………x 符號表………………………………………………………………………xiii 第一章 緒論……………………………………………………………1 1.1 研究動機…………………………………………………..1 1.2 文獻回顧...…………………………………………………1 1.3 論文架構…………………………………………………2 第二章 自走車系統架構與硬體說明…………………………………..3 2.1 概述……………………………………………………....3 2.2 系統流程及車體結構………………………….…….……..…3 2.3 影像擷取模組……………………………….………..…...…..6 2.3.1 影像擷取模組……………………….….…................6 2.3.2 雙軸追蹤機構…………………….……….….…........8 2.4 環境感測模組……………...….……..…………………....…..9 2.4.1 紅外線感測器測距原理………….………..……........9 2.4.2 紅外線感測器設置及能接收角度.…………..…......12 2.5 微處理及資料傳輸模組……………….……………...…......13 2.6 動力與驅動模組…………….……. …. …. ..………….........15 2.6.1 直流馬達驅動晶片電路…….……………....…..….15 2.6.2 步進馬達驅動…...…….……………….…....…..….18 2.6.3 電源供應器…………….……………….…....…..….19 第三章 影像處理步驟………………………………………………………21 3.1 影像處理流程說明..………...……………….………………21 3.2 物體色彩分辨方法…………...…………………..……….…26 3.3 幾何形狀分辨方法….………………………..……...………29 3.4 圖形標誌判別流程.………………………….................…....30 第四章 決策樹方法用於影像追蹤控制器設計…………………………32 4.1 感測器編號說明…………………………………………......32 4.2 邏輯決策樹……………………………………………….....34 4.2.1 環境感測邏輯決策樹………..……..…….………….34 4.2.2影像處理追蹤及自走車引導決策樹邏輯……..…….36 4.2.3 CCD攝影機及自走車整合說明……………...…….38 4.3 控制律設計……………………………………………….39 第五章 實驗及結果分析…………………………………………………60 5.1 導引設計實作與結果…….……………………………......60 5.2 分析與討論…………………………………………….....66 第六章 結論與未來展望……………………………………………………67 6.1 結論…………………………………………………........67 6.2 未來展望…………………………………………….......67 參考文獻……………………………………………………………………68

    參考文獻
    【1】 中國經管百科-無人工廠(Unmanned Factory) ,2014年 3月 。http://wiki.mbalib.com/zh-tw/Unmanned%20Factory
    【2】 楊憲東、賴旻琦,科學發展492期-透視工廠自動化的內幕,2013年 12月
    http://ejournal.stpi.narl.org.tw/NSC_INDEX/Journal/EJ0001/10212/10212-09.pdf
    【3】 維基百科-Overhead crane, 2014年7月
    http://en.wikipedia.org/wiki/Overhead_crane
    【4】 維基百科- Machine vision, 2014年4月
    http://en.wikipedia.org/wiki/Machine_vision
    【5】 林達德,“機械視覺原理與應用”,國立生物產業機電工程學系,2010年。http://www.bime.ntu.edu.tw/~ibime/HW/%E6%A9%9F%E5%99%A8%E8%A6%96%E8%A6%BA%E5%8E%9F%E7%90%86%E8%88%87%E6%87%89%E7%94%A8-2010.pdf
    【6】 陳俊嘉,“即時影像追蹤之自走車設計”,國立中央大學電機工程研究所碩士論文,2007年。
    【7】 曾英瑞,“高精度影像追蹤技術之研發應用於高聚光型太陽能供電系統” ,國立成功大學航空太空工程學系碩士論文,2011年。
    【8】 MIL 7 guide,國立成功大學機械系機器人系統與控制實驗室,2003年8月。
    【9】 陳韋辰,“模糊決策樹法則與數值整合控制律應用於模擬自走車道路追蹤之研究”,國立成功大學航空太空工程研究所碩士論文,2010年。
    【10】 “決策樹演算法”, The McGraw-Hill Company,2008年。
    http://spaces.isu.edu.tw/upload/19585/datamining/Lecture08.pdf
    【11】 “決策分析(Decision Analysis)”國立中興大學企業管理學系307 https://www.google.com.tw/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0CCAQFjAA&url=http%3A%2F%2Fba.nchu.edu.tw%2Ffiles%2Farchive%2F307_0fa2dc3d.doc&ei=DDK-U7izOsXqkgWD4oGwBg&usg=AFQjCNHzb1EUHL5lLKDbaZqfJBBjcJG_WA&bvm=bv.70138588,d.dGI
    【12】 莊富貿,“高精度巧智型太陽影像追蹤方法之設計與系統整合”,國立成功大學航空太空工程研究所碩士論文,2013年。
    【13】 PT2262/PT2272 编碼解碼晶片中文資料
    http://www.fxdzw.com/xpzl/pdf/PT2262PT2272.pdf
    【14】 逸塵、艾倫,“8051單晶片教學範本”,金禾資訊股份有限公司,
    2003年6月。
    【15】 HIN232 Data Sheet
    http://www.seekic.com/icdata/HIN232.html
    【16】 RS232、RS485和RS422介紹與比較
    http://blog.csdn.net/liyun422828/article/details/6895593
    【17】 蔡宗成,“小型馬達驅動IC簡介與應用”,元智大學福祉科技研究中心,2010年。 http://designer.mech.yzu.edu.tw/articlesystem/article/compressedfile/(2001-09-11)%20%E5%B0%8F%E5%9E%8B%E9%A6%AC%E9%81%94%E9%A9%85%E5%8B%95IC%E7%B0%A1%E4%BB%8B%E8%88%87%E6%87%89%E7%94%A8.aspx?ArchID=323
    【18】 魏國桓,“單軸反應輪及模糊PID方法應用於即時追蹤與辨識系統”,國立成功大學航空太空工程研究所碩士論文,2008年。
    【19】 “決策樹狀結構” , IBM WebSphere ILOG JRules BRMS 7.1 版 ,1987年。 http://pic.dhe.ibm.com/infocenter/brjrules/v7r1/index.jsp?topic=%2Fcom.ibm.websphere.ilog.jrules.doc%2FContent%2FBusiness_Rules%2FDocumentation%2F_pubskel%2FJRules%2Fps_JRules_Global517.html
    【20】 “Draw a decision Trees” ,Mind Tools- Decision Making- Decision
    Trees,2014年7月found。
    http://www.mindtools.com/dectree.html
    【21】 Charles L. Phillips and H. Troy Nagle, Jr “Digital Control System Analysis and Design” ,pp.231-232,1984年。

    下載圖示 校內:2017-08-29公開
    校外:2017-08-29公開
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