本研究目的主要在於自動規劃機械手臂軌跡，結合電腦視覺以及機械手臂控
制，利用結構光系統掃描鞋子建立三維點雲模型，再藉由點雲模型去規劃機械手
臂行進軌跡，且操作工業型機械手臂對鞋沿進行磨粗加工處理。
結構光系統，採用一部工業相機，結合一部微型投影機，首先將工業相機與
微型投影機進行校正，並設計微型投影機投射圖案，而此投影圖案由水帄與垂直
光組合而成，再藉由工業相機擷取待測物受到投影圖案投射的影像建立點雲，為
了建立整體三維點雲模型，架設一部可以自主式旋轉的掃描帄台，在結束單面掃
描後，此時自主式旋轉掃描帄台轉動，藉由掃描不同的面建立起三維點雲模型。
電腦視覺部分，也就是主要建立軌跡部分，根據三維點雲模型上不同區域進
行分離計算，規劃出機械手臂移動軌跡和在不同位置上的姿態，將計算所得到的
軌跡資訊，再交給機械手臂進行後續的加工處理。
為了驗證此結構光系統的精確度，我們控制機械手臂進行加工處理，利用電
腦視覺端所得到的位置資訊使用座標旋轉矩陣轉換到機械手臂上，使機械手臂執
行電腦端所給予的軌跡做後續加工。

The purpose of the research is to automatically plan the robot trajectory,combined with computer vision and robot control, use the structured light system to scan the shoe to establish a three-dimensional point cloud model, through the point cloud model to plan the robot arm trajectory, and the operation of industrial robotic arm to rough shoe. This structured light system uses an industrial camera, combined with a miniature projector. In setting up the structured light system, the first step involves calibrating the industrial camera and the miniature projector. Then, design projection patterns consisting of horizontal and vertical lines. We use the industrial camera to capture the image of the object by the structured light. At this time, the autonomous rotation scan plane starts to rotate, establishing a three-dimensional model through the multi- faced. As for computer vision, we build the robot arm trajectory according to the three-dimensional model, then use the three-dimensional model information to control the robot arm for subsequent processing. To verify the accuracy of the structured light system, we control the robot arm for processing. After that, the computer visual part will obtain position information to build the coordinate rotation matrix for the robot arm. Based on that, the computer performs the trajectory planning for the robot arm and controls the robot arm to subsequent processing.

[1] 陳上勳，「光學非接觸式三維物體輪廓多面量測之研究」，碩士論文，中原
大學，1995。
[2] L. Douglas, and G. Taubin, "Build your own 3D scanner: 3D photography for
Beginners " ACM SIGGRAPH 2009 Courses, 2009.
[3] 汪安國，「基於結構光的鞋底信息提取與機器人噴膠軌跡生成方法的研究」
，碩士論文，浙江理工大學，2010。
[4] 陶維，「製鞋關鍵裝備的自動塗膠，在線編程和控制技術研究」，碩士論文
，浙江理工大學，1-3 頁，2008。
[5] 吳茂敏，「面向製鞋工藝的機器人塗膠運動控制及系統研究」，碩士論文，
浙江工業大學，2011。
[6] 孟飛武，「面向製鞋塗膠的 SCARA 機器人結構設計與研究」，碩士論文，安
徽理工大學，1-5 頁，2015。
[7] 鍾允輝，「面向製鞋噴膠的機器人運動控制研究及其系統開發」，碩士論文
，浙江工業大學，1-12 頁，2012。
[8] 郝根旺，「基於機器人的製鞋成型過程智能控制策略設計」，碩士論文，大
連理工大學，2014。
[9] 賀磊盈，「基於鞋底信息的機器人噴膠軌跡計算方法的研究」，碩士論文，
浙江理工大學，2008。
[10] 栗真真，「鞋底自動噴膠數控軌跡生成方法與研究」，碩士論文，華僑大學
，2015。
[11] Richard’s blog 攝像頭校正 Camera calibration
http://goo.gl/J90CGr

66

[12] Z. Zhang, "A flexible new technique for camera calibration," IEEE Transactions
on Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol. 22, issue 11, pp. 1330-1334,
2000.
[13] 李冠誼「應用結構光投影之三維量測與循跡技術」，碩士論文，台灣科技
大學，2013。
[14] 施天敏，「基於 OPENCV 的結光投影儀的標定研究」，碩士論文，江蘇科
技大學，11-15 頁，2015。
[15] 唐培文，「基於結構光之自動隨機物件夾取系統」，碩士論文，台灣科技大
學，2015。
[16] 林冠甫，「基於影像伺服之輸送帶上物件自動追蹤系統」，碩士論文，台灣
科技大學，2016。
[17] 蔡高岳，「機械系統設計之第五章：機器人及機構之速度與靜力分析」，新
北市：高立圖書，2004。
[18] B. Roth, “Performance Evaluation of Manipulators from a Kinematic Viewpoint
” Performance Evaluation of Manipulators, National Bureau of Standards, special
publication, 1975.
[19] David Eberly, Geometric Tools, Euler Angle Formulas
http://www.geometrictools.com/