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研究生：	李宥臻 Lee, Yu-Chen
論文名稱：	橋式機裝載貨櫃之輔助系統開發 Development of Auxiliary System for Loading Containers with Gantry Crane
指導教授：	林忠宏 Lin, Chung-Hung
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 系統及船舶機電工程學系 Department of Systems and Naval Mechatronic Engineering
論文出版年：	2018
畢業學年度：	106
語文別：	中文
論文頁數：	70
中文關鍵詞：	貨櫃輪、橋式機、路徑計算、運動量測
外文關鍵詞：	container ship, gantry crane, path calculation, motion measurement
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本研究主要旨在發展與分析貨櫃輪裝載之輔助系統，此系統可以用於輔助橋式機裝載貨櫃至船艙，並計算出吊掛貨櫃作業之路徑，其目的不僅能降低作業過程中的人力成本，更能改善橋式機駕駛人員因為長期操作所產生的職業傷害問題。
本研究主要分為三個部份：自動化計算貨櫃吊掛作業之路徑、貨櫃輪船體姿態與位移量測、即時整合船體運動與吊掛路徑計算，以完成一套貨櫃裝載作業的輔助系統。
在第一部份中，本研究以MATLAB的GUI功能來設計使用者介面，主要可以分為貨櫃輪艙位資訊建立與貨櫃吊掛路徑計算兩個部份，首先完成目標貨櫃輪其船上的貨櫃艙位建置，進而取得貨櫃裝載作業的目標吊掛點，接著再考慮橋式機的性能參數與現場環境限制，最後計算出合適的貨櫃吊掛路徑，並輸出吊掛過程的橋式機的運動模式，以供使用者參考。
在第二部份中，針對貨櫃輪在停港時的運動模式，可以將其船體運動簡化為Sway、Heave、Roll、Pitch以上四個維度的運動，為了即時量測其運動，本研究以Arduino開發版建立一個整合量測四個維度運動的嵌入式設備，並透過無線傳輸的元件將所量測到的資訊傳送至電腦端的使用者介面，進而在介面中將船體運動資訊可視化與即時模擬。
在第三部份中，為了整合前兩部份之結果，必須先建立三維空間的貨櫃艙位模型，接著與量測到的船體運動資訊進行整合，最後代入吊掛路徑計算中的參數，達到能因應船體運動而修正吊掛路徑的效果。

The purpose of this study is to develop and analyze the auxiliary system for loading containers to the container ship with gantry crane, which not only reduces the labor cost during the operation. It can also improve the occupational injury caused by the long-period operation of the gantry crane driver.
The study is divided into three parts: the automated calculation of the path of the container hanging operation, the measurement of container ship movement, the integration of the hull movement and the hanging path calculation to complete a set of auxiliary system for loading container.
First, this study uses MATLAB's GUI function to design the user interface. It can be divided into two parts: the container hold information establishment and the container hanging path calculation. First, setting up the container cabin information of the target container ship, and then obtaining the target hanging point. Finally, calculate the hanging path, and output the movement mode of the gantry crane in the loading process.
Second, for the container ship docked at the port, its ship motion can be simplified into four dimensions of Sway, Heave, Roll and Pitch. To measure its ship motion in real time, this study builds an embedded device based on Arduino and transmits the measured information to the user interface through wireless transmission.
Third, in order to correct the hanging path in response to the ship motion, this study integrates the results of the first two parts and inputs the parameters into the estimation to reach the effect.

摘要	I
ABSTRACT	II
致謝	X
目錄	XI
表目錄	XIV
圖目錄	XV
第一章 緒論	1
1　研究動機	1
2　文獻探討	1
2.1　影像辨識量測運動	2
2.2  感測元件量測運動	3
2.3　MATLAB GUI介面設計	3
3　研究特點	5
4　論文架構	6
第二章 貨櫃吊掛路徑計算	7
1　貨櫃碼頭裝載作業流程	7
2　貨櫃輪艙位資訊建置	8
2.1 積載計畫圖(Stowage Plan)	8
2.2 裝載貨櫃類型	10
2.3 建置二維艙位模型	10
2.4 裝載艙位選擇除錯	11
3　考量橋式機參數限制	12
4　吊掛路徑計算	13
4.1 吊掛路徑限制	13
4.2 二次曲線吊掛路徑	14
4.3 三段式吊掛路徑	15
5　二維吊掛路徑計算介面	20
第三章 船體姿態及位移量測	22
1　應用影像辨識進行量測	23
1.1 影像辨識標記	23
1.2 影像辨識流程	23
1.3 影像辨識測試與結果討論	28
2　應用感測器進行量測	33
2.1 感測器選用	33
2.2 感測器訊號處理	35
2.3 距離感測器測試	37
3　整合姿態與位移感測器	38
3.1 感測器整合	39
3.2 以姿態修正距離量測	40
3.3 整合量測設備規劃	41
4　船體運動可視化與即時模擬	44
4.1 建立3D模型	44
4.2 應用空間轉移矩陣	45
5　整合量測設備測試與結果討論	46
5.1 橫搖量測實驗	47
5.2 俯仰量測實驗	50
5.3 外加負載實驗	51
5.4 測試結果討論	53
第四章 整合即時量測與路徑計算	54
1　橋式機裝載貨櫃輔助系統之作業流程	54
2　建立三維貨櫃輪艙位資訊	56
2.1 記錄三維貨櫃艙位資訊	56
2.2 建立三維貨櫃艙位模型	57
2.3 建立貨櫃輪船體模型	58
3　整合介面設計	59
4　橋式機裝載貨櫃輔助系統測試	62
第五章 結論與未來展望	64
1　結論	64
1.1 貨櫃吊掛路徑之計算結果	65
1.2 整合量測設備之建置	65
1.3 船體運動量測之結果	66
1.4 橋式機裝載貨櫃輔助系統之整合	66
2　未來展望	67
參考文獻	68


                                    

[1] 趙時樑, "出口儲區門型起重機取櫃問題之研究," 成功大學交通管理科學系學位論文, pp. 1-91, 2003.
[2] 林育志, "提昇大型化貨櫃船舶裝卸作業效率," 碩士, 航運管理學系, 國立臺灣海洋大學, 基隆市, 2009.
[3] 勞動部職業安全衛生署. (2015). 民國104年勞動檢查年報. Available: https://www.osha.gov.tw
[4] T. Chu, W. Ranson, and M. A. Sutton, "Applications of digital-image-correlation techniques to experimental mechanics," Experimental mechanics, vol. 25, no. 3, pp. 232-244, 1985.
[5] 馮華德, "發展數位影像相關三維位移量測系統," 碩士, 機械工程學系所, 國立中興大學, 台中市, 2006.
[6] 黃柏源, "三維動態位移之數位影像量測技術," 碩士, 土木工程研究所, 國立中央大學, 桃園縣, 2011.
[7] 陳文志, "影像3D空間座標定位系統之研發," 碩士, 機械工程研究所, 國立中央大學, 桃園縣, 2000.
[8] 許慶宏, "應用CCD影像處理技術於動感平台姿態量測之研究," 碩士, 自動控制工程所, 逢甲大學, 台中市, 2006.
[9] 葉佐元, "CCD影像應用於船舶定位之可行性研究," 碩士, 河海工程學系, 國立臺灣海洋大學, 基隆市, 2006.
[10] 吳俊賢, "運用影像處理於量測船體運動之可行性," 大學專題論文, 系統及船舶機電工程學系, 國立成功大學, 台南市, 2017.

[11] 藍野逸, "貨櫃載卸偵測的影像監視系統," 碩士, 電機工程系, 國立臺灣科技大學, 台北市, 2011.
[12] 陸磐安, "造船原理: 船舶靜力學," ed: 大中國, 1995.
[13] 邱永昌, "相對位移感測器輔助室內無線定位系統," 碩士, 機械工程系, 國立臺灣科技大學, 台北市, 2004.
[14] 賴韋廷, "可攜式的運動量測系統," 碩士, 電子工程學系, 義守大學, 高雄市, 2011.
[15] 張賢廷, "運用慣性測量單元開發多剛體物件於空間中之姿態感測系統," 碩士, 動力機械工程學系, 國立清華大學, 新竹市, 2016.
[16] 維基百科Wikipedia. 圖形使用者介面. Available: https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%BE%E5%BD%A2%E7%94%A8%E6%88%B7%E7%95%8C%E9%9D%A2
[17] 張智星, MATLAB 程式設計入門篇 (第四版)(電子書). 碁峰資訊股份有限公司, 2016.
[18] MATLAB&Simulink. MATLAB GUI. Available: https://www.mathworks.com/discovery/matlab-gui.html
[19] 鹽田國際. 碼頭服務操作流程. Available: https://www.yict.com.cn/page/operational-procedures.html?locale=zh_CN
[20] 楊鈺池. 港埠經營與管理課程講義. Available: http://web.idv.nkmu.edu.tw/~hgyang/pm-c73.pdf
[21] MBA智庫百科. 集裝箱計劃圖. Available: http://wiki.mbalib.com/zh-tw/%E9%9B%86%E8%A3%85%E7%AE%B1%E9%85%8D%E8%BD%BD%E5%9B%BE

[22] I. Wilson and P. Roach, Principles of Combinatorial Optimization Applied to Container-Ship Stowage Planning. 1999, pp. 403-418.
[23] CalQlata. 6-Degrees of Freedom. Available: http://www.calqlata.com/productpages/00081-help.html
[24] Kt.net. 產品資訊iWatch 5000萬攝影機. Available: http://www.ktnet.com.tw/OfficialProductDesc.aspx?PID=KTCCD323&CID=30

校內：2021-07-27公開
校外：不公開電子論文尚未授權公開，紙本請查館藏目錄

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