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研究生: 陳冠廷
Guan-Ting Chen
論文名稱: 以FPGA結合影像對位系統實現桌上型工具機之自動化控制
Development of Image Registration on a Desktop Machine Tool using FPGA
指導教授: 施慶隆
Ching-Long Shih
口試委員: 黃志良
Chih-Lyang Hwang
李文猶
Wen-Yo Lee
何昭慶
Chao-Ching Ho
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2015
畢業學年度: 103
語文別: 中文
論文頁數: 115
中文關鍵詞: FPGAFuzzyT-curveCMOS影像與桌上(微型)型工具機
外文關鍵詞: T-curve
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  • 本研究旨在以FPGA結合影像對位系統實現桌上型工具機之自動化控制。FPGA系統架構分為三個模組,包含運動控制模組、影像辨識模組與切削策略模組,全系統在FPGA平台下使用硬體描述語整合在單一顆FPGA核心以加快其運作速度。
    研究中使用CMOS影像感測器來感測外界資訊,以硬體描述語言的方式做影像辨識的前處理找出特徵影像,並把特徵影像經過影像後處理的數學推論找出所需切削端點的特徵值,依據切削端點的特徵值在切削策略模組分成影像對位單點切削、影像對位多深度切削與影像對位曲面切削三種模式,並把判斷結果傳送到運動控制模組,在控制模組經過T-curve運動推論將脈衝以點到點軌跡規劃的方式傳輸,最後將經過相對應整理後的脈衝訊號傳送到MCBL3006S馬達驅動器來控制4490H-048B無刷直流伺服馬達移動X-Z平台上的刀具進行影像對位切削。
    最後此研究經過實際實驗與模擬驗證,證明桌上型工具機自動化系統應用之可行性,並完成以FPGA結合影像對位系統實現桌上型工具機之自動化控制。


    This study was designed to combine FPGA image alignment system to achieve automatic control of the desktop machine tool. FPGA system architecture is divided into three modules, including motion control module, image recognition module and cutting strategies module.This system using Verilog HDL integrated in a single FPGA core to accelerate the speed of its operation in the FPGA platform.
    Use CMOS image sensor to sense the outside information to write Verilog HDL pre-image processing to find out features. And then use post-image processing to find out cutting point. Cutting tactics divided into three modules like single point cutting module, multi-depth cutting module and surface cutting module.The judgment result is transmitted to the motion control module, motion control module in T-curve motion after deduction of the pulse transmitted to point trajectory planning. Finally, after a pulse signal corresponding to the finished transfer to MCBL3006S motor drives to control brushless DC servo motors to move the tool XZ platform 4490H-048B for image alignment cutting.
    Finally, this study proves the feasibility of the desktop applications of machine tool automation systems. And complete with FPGA Imaging alignment system to achieve automatic control of the desktop machine tool.

    摘要 I Abstract II 致謝 III 目錄 IV 圖表索引 VII 第一章 緒論 1 1.1 文獻回顧 1 1.2 研究動機與目的 3 1.3 論文大綱 4 1.4 系統架構 5 1.5 市場分析 7 1.6 論文比較 10 第二章 相關基礎理論 12 2.1 影像擷取模組 12 2.2 線性緩衝器 13 2.3 色彩空間轉換 14 2.4 二值化 16 2.5 除頻器 19 第三章 桌上型工具機 21 3.1 切削原理 21 3.2 機構設計 23 3.3 馬達驅動器 29 3.4 開發平台 32 第四章 影像辨識 35 4.1 影像辨識程式架構 35 4.2 直方圖均衡法 36 4.3 模糊集合用於強度轉換 41 4.4 形態學 55 4.5 低通濾波器 62 4.6 排序濾波器 65 4.7 影像標籤化 67 4.8 邊角偵測求影像四頂點 73 4.9 重心法 75 第五章 影像對位系統 77 5.1 影像對位系統架構 77 5.2 陣列式乘法器與移位除法器 78 5.3 牛頓法開根號 80 5.4 CORDIC求角度與長度 81 5.5 運動控制 83 5.6 切削策略 88 第六章 實驗結果 96 6.1 功能描述 96 6.2 效能參數 98 6.3 解析度 101 6.4 實驗成果 103 6.5 設計特點 106 第七章 結論與建議 108 7.1 結論 108 7.2 建議 110 參考資料 111

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    無法下載圖示 全文公開日期 2020/06/23 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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