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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:賴明義
研究生(外文):LAI, MING-YI
論文名稱:建構基於DDS雲端平台之既有工具機即時感測系統
論文名稱(外文):Implementation of real-time sensing system for a legacy machine tool based on DDS cloud platform
指導教授:劉永田何敏煌何敏煌引用關係
指導教授(外文):LIU, YUNG-TIENHO, MIN-HUANG
口試委員:劉永田何敏煌王俊超張國明
口試委員(外文):LIU, YUNG-TIENHO, MIN-HUANGWANG, CHUN-CHAOCHANG ,KUO-MING
口試日期:2022-07-26
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄科技大學
系所名稱:機電工程系
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:2022
畢業學年度:110
語文別:中文
論文頁數:69
中文關鍵詞:智慧製造雲端計算DDSRaspberry piMQTT
外文關鍵詞:Smart manufacturingCloud computingDDSRaspberry piMQTT
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智慧製造技術為當前歐、美、日、韓列為主要發展項目之一,例如德國最先倡導的工業4.0,被認為是以智慧製造為主導的第四次工業革命或革命性的生產方法,旨在藉由充分利用資訊通訊技術和網路空間虛擬系統(Cyberspace virtual system)相結合的手段,將製造業向智慧化轉型。本研究為建構基於雲端之超精密加工系統,以Data Distribution Service (DDS)通訊協定下建立私有雲,運用MySQL資料庫管理系統進行資料的存放,由Python程式語言來編寫Apache與Django作為網頁伺服器的架構平台,利用感測器來擷取加工機內在與外在之加工時相關數據,其中包含聲音、亮度、濕度、振動、光學尺和光學遮斷感測器結合微控制器Raspberry pi來進行接收感測資訊以及發布資訊,而由Django下開發的網頁介面可以存取的資料包括加工條件、加工機環境、分析相關數據、量測數據處理、即時位置擷取裝置(Position acquisition device, PAD)所量測之刀座移動情形等,讓研究人員能夠透過網頁所提供的介面即時檢視工具機狀態及實驗進行過程的相關資料之建立、查詢、與編輯,也使傳統加工機具有通訊能力,而能透過MQTT通訊協定與Node-RED流程編程的視覺化的方式能夠即時呈現出上述所提到的各式數值及轉換的曲線圖以方便研究人員方便觀看,以此證明傳統加工機可以具備有感測與通信能力,也能使傳統加工機改造成智慧機台,來因應未來工業4.0的應用。
The smart manufacturing is one of the major development projects in Europe, the United States, Japan, and Korea. For example, Industry 4.0, which was first advocated by Germany, is considered to be the fourth industrial revolution or revolutionary production method led by smart manufacturing. With the combination technologies of information communication and cyberspace virtual system, the manufacturing industry is expected to be transformed to smart manufacturing. This study aims to build a cloud-based ultra-precision processing system. Base on the Data Distribution Service (DDS) communication protocol, a private cloud is established. The MySQL is employed to develop a database management system for data storage. The web server architecture is accomplished with the Apache server and Django platform by the Python programming language. The web interface can access the sensor’ information from the internal of the machine and external environment, such as sound, light intensity, humidity, vibration, encoder, and photo interrupter. With the Raspberry pi micro-controller, the sensor information can be acquired and published. In addition, the processing conditions, machine environment, analysis data of related research, process of measured data, and the motion of tool holder measured by the real-time position acquisition device (PAD), etc, can be retrieved through the web page. This allows laboratory members to create, query, and edit the data related to process monitoring and experiment. The visualization of the MQTT protocol and Node-RED process programming can instantly present various sensor values and converted line graphs for easy observation during processing, thus proving that the traditional machine could have sensing and communication abilities, and realizing the improvement of the traditional machine into a smart machine to meet the application of Industry 4.0.
摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究目的 4
1.4 研究方法與流程 4
1.5 論文架構 5
第二章 雲端系統規劃 7
2.1雲端伺服器策劃 7
2.1.1 Data Distribution Service (DDS) 7
2.1.2 雲端系統流程 9
2.1.3 雲端系統架構 10
2.2 雲端伺服器與邊緣裝置 10
2.2.1 邊緣裝置規劃 10
2.2.2 雲端結合邊緣裝置架構 11
2.2.3 邊緣裝置感測器模組 12
第三章 雲端系統硬體建置 13
3.1 伺服器設備 13
3.1.1 伺服器 14
3.1.2 Raspberry pi 15
3.1.3 雙頻無線路由器 16
3.2 加工應用感測器 18
3.2.1 桌上型四軸超精密加工機 18
3.2.2 光學尺 19
3.2.3 訊號擷取裝置 20
3.2.4 陶瓷振動感測器 23
3.2.5 CompactRIO 控制器 24
3.3 環境偵測感測器 25
3.3.1 MCP3008模數轉換器 25
3.3.2 模擬聲級計 26
3.3.4 光敏感測器 27
3.3.5 DHT11數位溫濕度感測器 27
3.3.6 光遮斷器 28
3.3.7 BMP180大氣壓力感測器 29
第四章 雲端系統架構與展示 31
4.1 DDS傳輸 31
4.1.1 Raspberry pi與伺服器模組介紹 31
4.1.2 DDS程式應用 32
4.1.3 DDS發布與訂閱 32
4.1.4 Raspberry pi結合DDS成果 36
4.1.5 Raspberry pi連接感測器 37
4.1.6 伺服器模組化 40
4.1.7光學尺之類比訊號傳輸 41
4.1.8 光學尺之數位訊號傳輸 45
4.2 可視覺化數據 48
4.2.1 Django Web框架 48
4.2.2 Django Web設計成果 48
4.2.3 感測器數據顯示 50
第五章 結論與未來展望 53
5.1 結論 53
5.2 未來展望 54
參考文獻 55
[1]M.S. Essers and T.H.J. Vaneker, 2014, “Evaluating a Data Distribution Service System for Dynamic Manufacturing Environments: A Case Study”, Procedia Technology, Volume 15, pp. 621-630.
[2]Basem AL-Madani and Hassan Ali, 2017, “Data Distribution Service (DDS) based implementation of Smart grid devices using ANSI C12.19 standard”, Procedia Computer Science, Volume 110, pp. 394-401.
[3]Ridlo Savvidina Auliva, Ruev-Kai Sheu, Deron Liang and Wei-Jen Wang, 2018, “IIoT Testbed: A DDS-Based Emulation Tool for Industrial IoT Applications”, in 2018 International Conference on System Science and Engineering (ICSSE), New Taipei, Taiwan.
[4]Stefan Profanter, Ayhun Tekat, Kirill Dorofeev and Markus Rickert, 2019, “OPC UA versus ROS, DDS, and MQTT: Performance Evaluation of Industry 4.0 Protocols”, in IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT), Melbourne, Australia.
[5]林士棋,2019,基於DDS通訊協定之物聯網QoS驗證與系統模擬工具,國立中央大學,碩士論文。
[6]Emanuel Trunzer, Thomas Schilling, Micha Müller and BirgitVogel-Heuser, 2020, “Comparison of Communication Technologies for Industrial Middlewares and DDS-based Realization”, IFAC-PapersOnLine, Volume 53, Issue 2, pp. 10935-10942.
[7]陳怡安,2018,以消息隊列遙測傳輸(MQTT)開發物聯網智能冷藏櫃,國立彰化師範大學,碩士論文。
[8]孫翊淳,2019,基於類神經網路之狀態監診系統開發及其在工具機刀具狀態診斷之應用」,國立成功大學,碩士論文。
[9]Yan He, Pengcheng Wu, Yuling Wang, Fei Tao and Bernard K.K.Hond, 2020, “An OPC UA based framework for predicting energy consumption of machine tools”, Procedia CIRP, Volume 90, pp. 568-572.
[10]André Martins, João Lucas, Hugo Costelha and Carlos Neves, 2021, “Developing an OPC UA Server for CNC Machines”, Procedia Computer Science, Volume 180, pp. 561-570.
[11]Yung-Tien Liu, Wei-Che Chang and Yutaka Yamagata, 2010, “A study on optimal compensation cutting for an aspheric surface using the Taguchi method,” CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, Vol. 3, No. 1, Pages 40–48.
[12]Kuo-Ming Chang, Wen-Tien Cheng, and Yung-Tien Liu, 2017, “System Implementation for Non-axisymmetric Aspheric Ultraprecision Machining Using Piezoelectric Fast Tool Servo”, The 20th International Conference on Mechatronics Technology (ICMT2017), Ho Chi Minh City, Vietnam, Pages 190-194. (ISBN 879-604-63-2635-9).
[13]張秉楠,2021,基於FPGA之位置擷取裝置於工具機之運動軌跡探討,國立高雄科技大學,碩士論文。
[14]Min-Huang Ho, Ming-Yi Lai and Yung-Tien Liu, “Implementation of DDS Cloud Platform for Real-Time Data Acquisition of Sensors for a Legacy Machine”, Electronics 2022, 11(13), 2096, https://doi.org/10.3390/electronics11132096
[15]ASUS RS700-E9-RS4,民110年12月,取自:https://www.asus.com/tw/
[16]Raspberry Pi 4B,民110年12月,取自:https://www.piepie.com.tw/
[17]D-Link官網,民110年12月,取自:https://www.dlinktw.com.tw/home/
product?id=5079
[18]鄭濬諒,2021,基於快刀伺服系統之非軸對稱非球面形狀加工控制,國立高雄科技大學,機械工程系,碩士論文。
[19]IC Shopping官網,民111年8月,取自:https://www.icshop.com.tw/product_
list.php?1389
[20]蘇緯軒,2019,開發可攜式位置擷取裝置於工具機之多軸同步誤差檢驗,國立高雄科技大學,碩士論文。
[21]台灣物聯科技TAIWANIOT,民110年12月,取自:https://www.taiwaniot.
com.tw/
[22]本研究設計之網頁,民111年8月,取自:https://upm.nkust.org/

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