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研究生:林錦瑩
研究生(外文):Chin-ying Lin
論文名稱:形狀記憶合金對焦系統之 基因演算法及模糊控制法則
論文名稱(外文):Genetic Algorithm and FUZZY control of the shape memory alloy autofocus system
指導教授:黃衍任
指導教授(外文):Yean-Ren Hwang
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:光機電工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:77
中文關鍵詞:形狀記憶合金基因演算法模糊控制爬山法
外文關鍵詞:Shape memory alloyGenetic AlgorithmsFuzzy controlMountain Climbing SearchARM
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本論文最主要利用線性形狀記憶合金做為致動器,搭配光學成像系統,架設出對焦平台,使用ARM微處理器加上達靈頓放大電路來控制電流,再配合不同的控制法則來達到自動對焦的目的。
本實驗設計最主要分為硬體架構和軟體開發兩大部分,硬體部分利用形狀記憶合金線在低溫態時預先施加外力使其變形伸長,ARM微處理器加上達靈頓放大電路輸出PWM訊號來控制電流,合金線通電加熱至高溫態後麻田散體相逆轉變成沃斯田體相產生記憶效應,恢復原來形狀來帶動成像鏡頭組,達到對焦致動器的往復來回運動。
軟體的部分包括找尋對焦值作為被動式對焦演算法中的性能指標,來判斷影像的清晰程度,和使用Borland C++ Builder (BCB) 做為人機介面,比較對焦前與對焦後的影像清晰程度差異。本研究的對焦法則使用基因演算法、模糊控制、固定及調變步伐控制。
最後,分別介紹並呈現三種對焦控制法的對焦實驗結果,並比較三種對焦法則的優缺點。

In this research, the wire-type shape memory alloy (SMA) is used for the autofocusing actuator. The main experimental design is divided into two parts. One is the hardware setup another is the software development. At the part of the hardware, we use an actuator and an optical imaging system to set up the focus platform. The temperature is controlled by ARM microprocessor through a Darlington amplifier circuit. At the part of the software, we are looking for focus values as passive autofocus algorithm’s performance indicators to determining the clarity of the image. And we write the Borland C++ Builder (BCB) as a user interface, comparing the image clarity difference between before focus and after focus.
Furthermore, we try genetic algorithms, fuzzy control, steady and unsteady steps to be the rules of focusing to achieve the purpose of autofocus. Finally, we introduce and present the experimental results, and compare the advantages and disadvantages of three focus rules.

摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XI
第一章 緒論 1
1-1前言 1
1-2研究動機 1
1-3論文架構 2
第二章 自動對焦系統致動器 4
2-1自動對焦技術介紹 4
2-2 光學原理 5
2-3 影像感測器 6
2-4 偵測影像清晰程度 9
2-5 對焦致動器 14
第三章 形狀記憶合金應用原理與分析 16
3-1 形狀記憶合金發展歷史 16
3-2 形狀記憶效應概論介紹 17
3-2-1形狀記憶合金作動特性 18
3-2-2 形狀記憶功能 19
3-3驅動電路控制 22
第四章 對焦硬體及軟體架構 25
4-1 硬體系統設計 25
4-1-1 形狀記憶合金對焦致動器 25
4-1-2 記憶合金線散熱系統 29
4-1-3 光學成像系統 32
4-1-4 嵌入式系統 33
4-2 軟體系統開發 35
4-2-1 影像清晰程度判斷 35
4-2-2人機介面 37
4-3 通訊傳輸 38
4-4 整體架構與流程 41
第五章 對焦方法及實驗 44
5-1 基因對焦控制方法 44
5-1-1基因演算法簡介 44
5-1-2 基因對焦控制 48
5-2 模糊對焦控制方法 52
5-2-1 模糊控制簡介 52
5-2-2 模糊對焦控制 56
5-3 固定及調變步伐對焦方法 61
5-3-1固定步伐對焦 61
5-3-2調變步伐對焦 64
5-4 對焦方法實驗比較 70
第六章 結論與未來展望 73
6-1 結論 73
6-2 未來展望 73
參考文獻 75

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學機械工程研究所,博士論文,June 2012。

[4] 江宸菘,「即時影像導引連續式微電鍍系統之開發研究」,義守大學生
物醫學工程學系,碩士論文,June 2008。

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機械工程研究所,碩士論文,June 2012。

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