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運用十字雷射之機器人手眼自動校準系統

本論文之研究旨在運用以十字雷射裝置於機械手臂上，將十字雷射投射於事先準備之校準板，藉由攝影機擷取十字雷射交叉於校準板之隔線，藉由移動機械手臂數次，系統可自動計算出攝影機內部參數與攝影機基於基底之旋轉矩陣與平移向量。 校準的過程中，當裝有雷射之機械手臂末端移動數次後，攝影機可擷取雷射與校準板之交叉點，計算出交叉點之間於影像之向量，並運用機械手臂末端之移動量，進而計算在不同姿態下雷射平面的法向量，藉由雷射投影於校準板上之幾何關係，得出攝影機內部參數與攝影機基於基底轉換關係，以及工作平面位置姿態，及雷射與末端之轉換關係。

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具功率因數改善與類弦波直流鏈峰值電壓調控之馬達驅動器研製

本論文提出一新型馬達驅動系統，藉由改變直流鏈電壓波形，提升馬達與驅動器之效率。此系統由升壓型轉換器與變頻器構成；前述之升壓型轉換器為一無輸出大容值電解電容之三相整流器串接一傳統升壓型轉換器來提供變頻器之直流鏈電壓。由於不使用大容值電解電容而導致三相整流器輸出電壓漣波變大，因此轉換器需具備輸入電壓對變頻器直流鏈電壓之抑制能力；升壓轉換器輸出電壓需依據馬達轉速，產生對應反電動勢之類弦波直流鏈峰值電壓且本系統經由提升直流鏈電壓之直流準位以延長馬達定功率區，因此轉換器輸出電壓需高頻寬與寬範圍。對此本文提出ㄧ控制器設計程序以達到上述需求，且相對於傳統三相整流電路，本設計亦可同時改善功率因數。 所提之方法以TMS320F28035微處理器作為控制核心，建構具2kW與200V至380V輸出電壓之動態升壓轉換器。

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三維超大型積體電路平面規劃

積體電路的設計與製程在近幾年快速的成長，導線互連、成本、熱、良率等問題造成二維積體電路發展上的瓶頸。三維積體電路使用了直通矽晶穿孔(Through-silicon via, TSV)技術，將平面電路以堆疊的方式透過矽晶穿孔互相連接，讓電路間連線密度提升，進而可縮小外觀尺寸、提高速度、降低消耗功率。 本論文提出一套三維平面規劃的方法，以模擬退火為基底，用局部最佳合併演算法搭配放鬆波蘭式決定電路元件(Modules)的擺放位置，接著透過配對的方式選擇直通矽晶穿孔，最後使用制約式最長共同子序列對整體電路做全壓縮、半壓縮，並計算整體的半周線長。 本研究以GSRC與MCNC Benchmark做為測試電路，實驗結果顯示出對電路元件做整體壓縮或半壓縮能更有效的減少整體線長。

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利用多尺度區域雜訊不一致性之影像拼接偵測

由於影像編輯軟體快速的發展，使得數位影像可藉由影像編輯軟體修改其影像內容資訊，成為一張全新的影像。外來拼接篡改為一種簡單又常見的篡改方式。此種竄改操作通常是複製影像的一個區域，貼至另一張影像當中，試圖將原本不屬於該影像的內容加入到影像當中，因此數位影像的真實性備受考驗。 一張影像的生成，通常會經由不同的感測器與後處理而產生，所以不同來源的影像會含有不同大小的雜訊量，基於此現象，本論文利用多尺度主成分分析估測雜訊程度演算法來偵測影像拼接，以改善現有文獻偵測率之問題。此外，我們利用EGB 影像分割(segmentation)的結果，與先做雜訊程度估測再經分群後的結果做結合，用以獲得最佳的篡改區域定位圖。 在實驗階段，我們用哥倫比亞圖像拼接檢驗資料庫(Columbia uncompressed image splicing detection evaluation dataset)當作我們的測試資料庫，從實驗結果顯示，我們提出利用多尺度區域雜訊不一致性之影像拼接偵測較現有文獻方法更加強健與準確。

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具有改善輸入電流零交越失真之升壓型功率因數修正器

眾所皆知，節省電能的方式有兩種，一種為提高產品效率，而另一種為提高產品使用時之功率因數及降低諧波失眞。在電力電子的產品中，諧波電流也會影響功率因數。2001年，歐洲的國際電工委員會頒佈了IEC 61000-3-2諧波標準，正式對電子設備所產生之諧波有詳細的規範。於此標準中，規定凡輸出在75W以上之電子設備產品，都必須通過諧波測試，其方法為，以量測單一待測物對電力系統所產生的諧波干擾。雖然許多的主動式功率因數校正拓撲已經可把諧波失真降到很低，但由於存在著橋式整流二極體之順向壓降及橋式整流二極體後之高頻濾波電容，故輸入電流在輸入電壓零點附近仍會發生停頓及畸變之現象。因此，基於上述所言，本論文採用電壓疊加的方法，無須藉由調整輸入電流命令的相位或增加在零輸入電壓附近時之開關的導通時間，只需用少量的元件來改善輸入電流之零交越失真，即可降低其總諧波失真。

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微型飛行器穿越樓梯之視覺伺服模糊控制

本論文提出以微型飛行器搭載的前置攝影機與機腹攝影機觀察樓梯場景，並進行穿越樓梯場景的視覺伺服控制設計。由於受到攝影機視角範圍與影像傳輸頻寬之限制，將依照所觀察到之樓梯影像資訊來規劃並切換攝影機，以適當地萃取出穿越樓梯飛行中各個階段所需的樓梯特徵。微型飛行器從樓層中欲進入樓梯口時，可以經邊緣方向分析之邊緣特徵量計算來取出樓梯口特徵，自動進行上/下行方向選擇。接著依據階梯、牆壁、欄杆、樓梯間平台的視覺特徵，來估計微型飛行器在樓梯場景中的位置及飛行方向。並經由機率資料連結濾波器追蹤估測階梯資訊，以提高影像特徵利用的強健性，適應於複雜場景中之觀測。獲得的樓梯視覺特徵資訊將為微型飛行器導航的基礎，藉由設計模糊邏輯的視覺伺服控制，使微型飛行器可以正確地對位樓梯口及穿越樓梯場景。由多種實驗場景分析與比較，可驗證整體系統的有效性，證實本論文所提出的飛行控制策略可以使微型飛行器成功地即時導航穿越樓梯場景。

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雙邊型之軸向磁通永磁同步馬達驅動控制

本文主要研製用於一只雙邊型之軸向磁通永磁同步馬達驅動系統，並分析雙邊型之軸向磁通永磁同步馬達在線圈串聯和並聯下的驅動差異。首先對於雙邊型之軸向磁通永磁同步馬達以串聯形式接線並提高變頻器的直流電電壓的方式進行實驗，接著把雙邊型之軸向磁通永磁同步馬達改為並聯形式並使用兩組變頻器的方式驅動，最後分析串聯和並聯的差異性。 使用高解析度編碼器雖可大幅提高馬達於低轉速控制性能，但相對亦會提高系統之成本，因此本文提出一個使用低解析度編碼器之控制方法可有效提高低速調控特性，該法是調整定子旋轉磁場大小及超前轉子磁場角度之雙自由度方式來達到提高低轉速之控制精度。 最後，以數位訊號器(TMS320F28035)來控制核心，建構馬達驅動器之平台並以1.16kW/2550rpm之雙邊型軸向磁通永磁同步馬達作為載具，驗證本文所提的控制策略之有效性。

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整合型鋰電池與超級電容器能量管理系統之研製

本論文提出一種利用數位化控制之整合型鋰電池與超級電容器能量管理模組，整合超級電容器充電模組及鋰電池充電模組，並加入鋰電池後端之DC/DC升壓轉換器，且經由微控制器進行能量分配管理，彌補鋰電池操作於較高負載時電池能量急遽變動之缺點，避免電池因能量急遽變動產生較高溫升，進而達成延長鋰電池之使用壽命。 鋰離子電池充電部分是利用LTC公司(Linear Technology)所出產之LTC4052為控制器，其充電法則為多段式定電流充電法(Multi-stage Constant Current, MCC)及脈衝式充電法(Pulse)，超級電容器均壓充電控制器則是採用LTC4425。升壓型轉換器使用TI (Texas Instruments)出產之TPS61222為PWM控制器。系統控制以Microchip所出產之微控制器(Microcontroller Unit, MCU) dsPIC33FJ06GS202為整體系統之控制核心。利用微控制器偵測鋰電池與超級電容器之電流及電壓，並使用程式實現所提電能管理控制策略，使系統能夠依據負載功率變動狀態進行超級電容器與鋰電池之能量分配。 本論文所使用的鋰離子電池之優點為較無記憶效應、體積小、容量大以及充 電電壓較高等。超級電容器具有高功率密度、壽命長、優異的充放電速度以及操作溫度範圍較寬等優點。本論文所選用的鋰離子電池規格為3.7 V/350 mA，額定功率容量為1.295 Wh；超級電容器規格為2.5 V/3.3 F。本文以鋰電池與超級電容器充放電模組進行實驗，當瞬時負載變動較大時，將超級電容器接載，藉以輔助鋰電池在重載時之能量輸出。此外，本論文中所採用的控制IC具有均壓充電功能，在充電後可達成串接超級電容器間之電壓平衡。 鋰電池與超級電容器充放電電路之設計規格如下；輸入直流電壓為5.5 V，最大輸入電流為1 A，定電流輸出模式下之最大負載電流為270 mA，而中載為170 mA，且DC/DC升壓型轉換器之輸出電壓為5 V。實驗結果驗證本論文所提之各項功能與控制策略之正確性及可行性。

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以微電腦晶片實現具有均流控制之多模組數位電源轉換器

隨著科技產品的日新月異，穩定而有效率的電源需求也日益提高，而電源轉換器的並聯使用可以提供高可靠度及高功率輸出的電源供給需求，但並聯後的電源轉換器必須藉由均流技術來確保每個模組的輸出電流可以相同；因此本研究欲利用Arduino為控制核心，取代多個類比控制IC，以軟體方式實現平均電流之均流控制，研製多模組並聯DC-DC數位電源轉換器，確保每一部電源模組能平均地分擔負載電流，使各模組的輸出功率平均化，改善多模組供電的效率問題，並能穩定的供應電源。實驗結果顯示本研究所使用之並聯均流技術其均流誤差率均維持在±4%以內，效率達90%以上。另外，透過藍芽傳輸介面，利用Android環境開發工具App Inventor撰寫一遠端監控應用程式和Arduino建立通訊。使用者可從遠端線上調校控制器參數，節省控制器參數調校時間，並從遠端行動裝置即時監控系統資訊。

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具功率因數修正與同步整流之低待機損耗電源供應器研製

本篇論文主要是研製一高效率、低待機損耗之電源供應器。此電源供應器之結構包含電磁干擾濾波器，可以有效減少系統端雜訊所導致的電磁干擾問題。前級採用升壓型功率因數修正器，來提高功率因數，降低電流諧波，改善電力品質和諧波干擾。後級使用返馳式轉換電路，並搭配同步整流技術，使二次側功率損耗明顯降低，提高整體轉換效率。當輸出負載為極輕載時，脈波寬度調變控制器電路可關閉功率因數修正電路，減少功率因數修正級之損失；而當輸出為空載時，利用二次側待機模式控制電路將脈波寬度調變控制電路關閉，藉以明顯降低空載待機時的功率損耗。 最後本論文以輸入交流90 V~264 V、輸出直流電壓19 V、輸出功率90 W等為所提之高效率低待機損耗之電源供應器規格，實際完成並測試驗證確實可符合現今所有能源法規及能源之星規範的要求。