臺北科技大學機電整合研究所學位論文
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本研究為達到醫療照護之生理訊號之量測，融合醫療、電子與資訊科技，研發擷取人體脈搏與心電訊號的感測器，可於醫療照護管理介面上同步顯示所擷取之脈搏與心電訊號。 本文研發之脈搏感測器係由導電性高分子聚合物製作而成，此種感測器利用材料電阻特性，擷取橈骨動脈之微小脈動。另外量測心電訊號採異於傳統十二導程貼片的方式，使用手握銅球式之心電訊號感測器擷取竇房結產生之微弱電訊號。本醫療照護介面將脈搏與心電訊號，經上述之感測器同步擷取，並進行快速傅立葉轉換，獲得脈搏與心電訊號之時域及頻域上人體之重要生理參數，可提供後續醫師對其生理參數相關性之研究。
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本研究試著建立一套數學模型，分析管線震動，並且將漏水聲波之音訊利用短時傅利葉轉換（Short Time Fourier Transform, STFT）、小波轉換（Wavelet Transform）和Matlab程式的相關性分析（Correlation）建立｢中心輻射量測法｣，找出漏水點與該地區無漏水點之間音波的頻率關係；接著將中心輻射量測法配合Visual Basic 6.0開發出一套可攜式系統--｢NTFL測漏1號｣，能夠隨時記錄漏水地點座標、漏水量大小之情形，並可經VB與Matlab接口編程（Serial Port），將資料送至運算處理較強的Matlab做後處理。 本實驗在台北自來水事業處所提供之測漏訓練場進行方法驗證，測得該地區無漏水之特徵頻率在435∼445Hz附近，而漏水點之特徵頻率出現在較高的530∼560Hz附近，和一般測漏員判斷漏水之經驗相同，得到相當可靠之結果。 本研究之價值在於提供一項客觀的測漏方法，排除人為與環境變素，利用數學模型與理論驗證，使得測漏的工作能夠建立一個更加科學化、合理化的可靠系統。而本研究發展的訊號相關性比對法，日後亦可以應用在溫泉區的源頭偵測或是焚化爐中的燃燒聲學上，發揮其他研究價值。
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目前市面上溫度偵測的應用電路相當的廣泛，但卻不容易找尋到石英溫度感測器相關的應用電路，本研究主要是針對本研究室所開發出的3代石英溫度感測器進行電路分析設計與實作。 第一代石英溫度感測器使用基頻為10MHz (0.1us)，因此應用電路的計時能力至少需能偵測到0.1us，這對於多數的MCU(Micro Controller Unit)而言是無法完成的，所以只能利用外部高速計數器(TTL74LS93)電路去計數石英溫度感測器所產生的頻率值，再將計數結果經由並列輸入串列輸出移位暫存器(TTL 74LS165A)抓取24位元的資料，以串列的方式將資料傳送至MCU (AT89C55)，最後經MCU運算後將正確的溫度值顯示於LCD顯示器上。經實際測試後發現第一代電路實際可測得的精度為0.01℃。 第二代石英溫度感測器使用基頻為19.53125KHz(內部除以512倍頻，19.531KHz = 10MHz/512)，改善了第一代晶片高頻信號偵測不易的問題，此低頻信號極易由MCU直接偵測，可直接利用MCU內建的計數器直接計數，並將正確的溫度值顯示於LCD顯示器上。經實際測試後發現第二代電路可測得的實際精度為0.6℃。 第三代石英溫度感測器是使用基頻為1.25MHz(內部除以8倍頻，1.25MHz = 10MHz/8)，改善了第一代晶片高頻信號偵測不易的問題，同時也改善了第二代晶片精度不高的問題，此種頻率可使用高速DSP(Digital Signal Processor)的計數器直接計數，並將正確的溫度值顯示於LCD顯示器上。經實際測試後發現第三代電路可測得的實際精度為0.01℃。 綜合上述三代石英溫度感測器電路皆能準確的運作，證明吾人所設計的硬體電路及韌體程式皆為正確的設計。未來可將此技術運用在實際的商品上。
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現今大學內普遍設有化學實驗室，並備有許多不同種類與性質的化學藥劑，其中有許多對人類與環境具有危害性質，而需要進行管控的化學藥劑。本研究目的基於聯合國主導推行的GHS(Globally Harmonized System of Classification and Labeling of Chemicals)化學品分類與標示全球調和系統，建置一套主動式的化學藥劑偵測系統，利用PTZ IP攝影機監控化學實驗室特定區域並判斷是否具有危險的化學藥劑存在。 本研究中利用數位影像處理技術分離物件與Harr-like特徵進行Adaboost演算法分類訓練偵測化學藥瓶位置，並辨識標籤上9種聯合國所定義之GHS危害圖示，其偵測方法利用輪廓比對技術進行危害圖示偵測。經由實驗的結果可知，化學藥瓶偵測系統與GHS危害圖示偵測系統其偵測時間分別為73ms與42ms，足以應付影像即時監控，進而達成化學實驗室藥劑管理的目標。
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在電腦視覺領域中，背景影像(Background Image) 經常作為判斷事件的參考依據，例如物件追蹤、監控保全、遺留物偵測…等。而在監控保全方面，因為場景會隨著時間而產生小部分的異動，需要時常更新背景影像。另外在複雜前景的移動干擾下(例如在人群來來往往的拍攝場合)，如何取得完整的街景或風景，也是一個困難的問題。因此 本研究分為前景偵測及場景重建兩部分。前景偵測使用改良式背景相減法，改善固定背景相減法(Static Background Subtraction)需要事先取得參考背景影像的問題，並配合色彩特徵分析判斷出前景的區域。場景重建使用核密度估測(Kernel Density Estimation)建立出前景周圍區域以及背景候選影像的機率密度函數，找出適合的影像取代前景區域，完成背景重建。
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由於視障者在穿越道路時，常以車輛的引擎聲與盲人音響號誌做為判斷的依據，但是因為道路口常有喇叭和行人的聲音干擾，容易造成視障者的誤判，因此本研究利用機器視覺技術發展一套視障者輔助系統，進行行人穿越道線與行人專用號誌的辨識，提供道路的資訊來幫助視障者安全穿越道路。 本研究首先將RGB色彩空間轉為HSV，並且利用高斯混合模型偵測出行人專用號誌與行人穿越道線的色彩。再來利用區域標記偵測出可能位置，最後使用動態輪廓模型與相關係數法達成行人穿越道線偵測和行人專用號誌辨識的目的。經由實驗的結果可知，行人穿越道線在不同光線和視線與道路夾角 ﾟ的情況之下以及行人專用號誌在不同環境之下仍可辨識出來。
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本研究主要是利用CMOS-MEMS製程技術與微機電製程技術製作微粒計數器。此研究主要分成三大部分製作，分別為(1)CMOS-MEMS計數晶片：經由台積電0.35μm 2P4M之製程方式代工製作，其上整合了計數結構以及放大電路，之後在針對計數結構利用感應藕合電漿離子蝕刻機(Inductive Coupled Plasma, ICP)自行進行後製程穿孔。(2)微流道晶片：以玻璃為基材，製作出與計數晶片配對之下電極與微流道。(3)計數晶片與微流道晶片整合：以無電鍍的方式於計數晶片上鍍出金屬凸塊做為訊號傳遞連接點，最後以二甲基矽氧烷(poly-dimethylsiloxane；PDMS)為密封蓋，將計數晶片與微流道晶片密封。 此計數裝置應用柯特爾原理為基礎，設計此計數晶片結構，當微粒通過計數晶片之結構孔洞時，使得結構孔洞內的穩定電流值產生變化，視微粒為一電阻，因此會造成計數孔洞的電流下降，而計算電流下降次數，即可獲得微粒數量。首先設計電極結構並利用模擬軟體CFD-RC模擬電極電場與粒子的運動，在依模擬的結果與應用之計數理論來設計製作計數裝置。本研究已成功的在CMOS-MEMS計數晶片上達成計算微粒之可行性，並且成功利用晶片上之放大電路量測出孔洞結構於液體中之訊號。
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本篇論文主要建製了形狀記憶合金(Shape Memory Alloy，簡稱SMA)電子手(cyberhand)的整體系統架構，包括機構設計、肌電訊號(electromyographic ，簡稱EMG)與控制器三大部分。第一大部分介紹人工義手的設計與架構，包含各關節之可動性與形狀記憶合金在義手中的驅動方式，並且簡單介紹SMA作動原理與材料的選用；第二部份則是簡單介紹人體手臂前肢的肌肉構造與電極貼片的黏貼處以及訊號擷取的處理過程，其中包含訊號的放大、濾波、整流等步驟，達到取得乾淨的肌電訊號的目的，再將這些訊號交由控制器做訊號特徵的判別；第三部份也就是關於控制器的部份，乾淨的肌電訊號會經由控制器的類比輸入後，經由內部程式的撰寫使其判斷出訊號該有的特徵，再作輸出訊號使電源加熱人工義手內部的SMA來驅動人工義手。本文最後測試其實際作動情形，並針對其缺點進行改良。本篇研究不但證實形狀記憶合金其取代馬達的可能性，且為SMA找到一個新的且可行的應用方式。
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目前多數的數位影像監視系統，其程式不具有同步性，故在多事件偵測或偵測行程(Process)的權較重時經常導致其它行程執行延遲。再者多事件偵測的影像處理是非常耗時，故如何充份發揮CPU效能，進而增加程式處理速度並降低處理時間是個新課題。因此，讓影像式監控系統的偵測事件具有同步性及發揮CPU使用效能，是本研究主要目的。 本文，以實驗室為例利用PTZ IP攝影機進行影像式安全偵測，其偵測模式分為警戒模式及監控模式，將偵測事件模組化並且利用執行緒處理模式(Thread Mode)建立程式架構。最後，利用執行緒處理模式及非執行緒處理模式進行性能比較，得到實驗結果確實為執行緒處理模式是具有同步性及提升CPU使用效能。
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持續的進行研究發展活動是任何企業永續經營的命脈，而縮短產品上市的時間與成本的降低更是企業生存的不二法則，新產品不斷的進步改善與推陳出新以及產品生命週期循環的加快是現今產業普遍的現象，因此產業設計鏈變為現在企業活動中重要的環節。單靠追求製造效率的提升，並不足以滿足企業永續經營的目標，必須在產品研發流程上做最好的管理，以達到縮短產品上市的時間與成本的降低。尤其是政府力捧的兩兆雙星產業中的面板產業，其設計鏈的流程建置與有效管理是提升國內TFT-LCD產業未來的競爭力的重要工作。本研究在探討「設計鏈作業參考模式」(DCOR) 在TFT-LCD產業導入之研究，此模版提供TFT-LCD產業設計鏈的基本定義與績效衡量指標，預期可協助TFT-LCD產業進行設計鏈流程整合與促進研發團隊成員溝通，並對新產品設計的縮短研發時程、降低研發成本做出貢獻。 為了印證D-DCOR之有效性，本研究將選定一個案公司，以所提之D-DCOR與其傳統設計流程同步執行驗證比較。從最後的結果來看D-DCOR的最明顯的效益就是縮短了較C公司原來的設計流程的schedule將近一個月。歸納個案公司以D-DCOR執行新產品開發會提昇整體績效的主要原因如下： 1.D-DCOR定義嚴謹、流程清楚，個案驗證中在設計開發過程中都遵循著正確的步驟而較少出現設計或生產製造過程的失誤，因而都會按照PM當初所規劃的schedule來走，delay的情形也較為輕微。 2.傳統流程中，製造生產單位在設計初期沒有與設計單位好好溝通製程的生產極限，讓設計人員了解到目前之生產設備或參數的極限。D-DCOR在LEVEL1中整合(Integration)這個主流程所展開的各項子流程中有充分的提到設計與生產的溝通以確認設計出來的產品的生產性是否符合目前設備與技術能力所及。 3.D-DCOR在輸入及輸出文件部分需要上傳至系統才能進行下一階段活動，避免重要新產品設計相關資訊傳遞之遺漏，而傳統設計流程雖也有類似工作項，但卻無強制性。 4.D-DCOR之新產品設計開發總成本因為試做次數較少，且無二次開發新光罩，因而成本較低。 5.D-DCOR之新產品設計開發資產利用率也因為試做次數較少因而利用率較高。 雖然個案公司的現有的設計開發流程能夠持續的開發出新產品，但是其效率卻是不及本研究提出的D-DCOR model，在目前面板產業處境艱困的情況下，若能適時有效的導入D-DCOR model或許能夠降低設計、生產等成本，進而提高利潤並增進股東權益，增強個案公司在面板產業的競爭力。