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研究生:李杰侖
研究生(外文):LI,JIE-LUN
論文名稱:低價位微機電感測器實現六自由度車輛動態資料擷取系統
論文名稱(外文):Low Cost Six Degree of Freedom Dynamic Motion Data Acquisition Realization System
指導教授:林盈灝林盈灝引用關係宋真坦
指導教授(外文):Ying-Hao LinJen-Tan Sung
口試委員:陳珍源
口試委員(外文):Jen-Yang Chen
口試日期:2014-07-18
學位類別:碩士
校院名稱:中華科技大學
系所名稱:電子工程研究所碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:54
中文關鍵詞:微機電加速儀、微機電陀螺儀、LabVIEW、Arduino、藍芽、車輛動態資料擷取系統
外文關鍵詞:MEMS accelerometers, MEMS gyroscopes, LabVIEW, Arduino, Bluetooth , vehicle dynamic data acquisition system
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本研究利用「微機電慣性感測器」(MEMS Inertial Sensors)來進行低成本車輛動態資料擷取系統的實現,主要是利用「微機電慣性感測器」來測知物體的加速度以及角速度來進行動態紀錄與分析。本論文之系統整合包括軟體與硬體兩部分,硬體包括:兩組二維微機電加速儀感測器、三組微機電陀螺儀感測器、Arduino UNO板與Arduino藍芽模組與資料處理端PC;軟體方面,使用LabVIEW環境下開發資料擷取系軟體與數據分析處理。以上的結合,實現載具六自由度的線性移動與姿態角的確認,利用Arduino UNO板收集感測器各軸向運動的訊號變化量,並經由藍芽傳輸至電腦內,讓NI LabVIEW軟體程式將收集到的資料量轉換為物理量,經由程式計算各加速儀速度變化及陀螺儀角速度變化量,進而運算出目前物體的姿態角及位移,以實現低成本車輛動態資料擷取系統。
This research is the use of "MEMS inertial sensors" (MEMS Inertial Sensors) to achieve for low-cost vehicles dynamic data acquisition system, mainly the use of " MEMS inertial sensors" to detect the object the acceleration and angular velocity of dynamic to record and analyze. In this thesis for the system integration consists of two parts of software and hardware; hardware includes: two groups two-dimensional MEMS accelerometer sensor, three groups MEMS gyroscope sensor, Arduino UNO board and the Arduino Bluetooth module and data processing terminal PC; software side, using LabVIEW environment for develop data acquisition system software and data analysis process. Combination of the above, achieve the vehicle with six degrees of freedom linear movement and to confirm the attitude angle, use Arduino UNO board to collect sensors the signal variation of the axial movement, and to through Bluetooth transmit computer within, let NI LabVIEW software program the amount of data collected is converted to physical quantities, through program calculate the accelerometers and gyroscopes angular velocity change rate the amount of change, and then computing the current attitude angle and displacement of objects, in order to achieve low-cost vehicle dynamic data acquisition systems.
Abstract i
摘 要 ii
目 次 iii
表目錄 v
圖目錄 vi
第一章 緒論 1
第一節 前言 1
第二節 研究動機 2
第三節 論文架構 2
第二章 載具資料動態量測系統 4
第一節 系統架構 4
第二節 MEMS慣性感測器 6
壹、 加速儀(Accelerometer) 6
貳、 陀螺儀(Rate Gyroscope) 13
第三節 Arduino 平台 17
第四節 藍芽(Bluetooth)傳輸 19
第三章 系統誤差模擬與分析 21
第一節 加速儀誤差模擬 21
第二節 陀螺儀誤差模擬 25
第四章 載具資料動態量測系統軟體 28
第一節 載具資料動態量測系統架構 29
第二節 LabVIEW人機介面與圖形介面 31
壹、 人機介面 31
貳、 系統LabVIEW圖控程式 35
第五章 量測實驗結果 40
第一節 三軸向來回位移實驗 42
第二節 單軸向角度轉動實驗 45
第三節 六自由度動態資料擷取驗證 50
第六章 結論與未來研究方向 52
參考文獻 53
作者簡介 54

[1]Richard P. Feynman, “There’s plenty of room at the bottom,” Engineering and science, pp. 22-36, 1960.
[2]劉建良,"感測器於個人定位之步行分析與應用",台灣科技大學機械工程研究所碩士論文,2008年。
[3]黃俊凱,"微機電感測器於地面車輛定位系統之應用",台灣科技大學機械工程研究所碩士論文,2005年。
[4]朱偉明,"利用微機電感測器實現簡易慣性導航系統",中華科技大學電子工程研究所碩士論文,2013年。
[5]彭國祐,"微機電式加速儀機制硬品實現與導航應用之研究",龍華科技大學電子工程研究所碩士論文,2006年。
[6]「矽元素設計公司電容式微型加速儀」技術報告,中華大學,2010年。
[7]DE-ACCM2G datasheet.
[8]ADXL322 datasheet.
[9]ADXRS610 datasheet.
[10]Arduino Home Page,2014年,網址:http://arduino.cc/。
[11]近距離通訊無線技術,資策會,王文宏,2006年,網址:http://media.iii.org.tw/itpd/itis/epaper/9503/9503_03.htm。
[12]LabVIEW Pro專業論壇,2014,網址:http://media.iii.org.tw/itpd/itis/epaper/9503/9503_03.htm。

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