范光照臺灣大學：機械工程學研究所姜禮宏Chiang, Li-HungLi-HungChiang2007-11-282018-06-282007-11-282018-06-282007http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/61493目前許多機械式光開關及其它光學元件的組裝仍須仰賴大量的人力,不僅耗時且效率低。在本論文中,我們主要致力於機械式光開關之研究與自動化組裝技術。本研究整合了光、機、電各領域的技術,且已經成功地開發出機械式光開關的自動化組裝系統。系統中使用CCD及影像處理的技術來協助裝置於四軸平台上的夾爪抓取輸出housing模組,並利用IR card來執行粗對光的程序。精對光的部份則是結合了電控平台、尋光演算法及光功率計來完成。最後利用UV膠及UV光源將輸出及輸入模組封裝在一起,完成整個機械式光開關的組裝程序。 實驗的結果顯示,我們所組裝的光開關可以成功通過Bellcore的光開關國際規範。另外,相較於人工組裝的程序,我們所開發的自動化組裝系統不僅可以大量的縮短組裝時間且可以提高光開關插入損失的穩定性。Currently, there are many mechanical optical switches still assembled manually, which accounts for the high price of optical switch due to the low throughput and time consuming of the assembly process. In this paper, we engage in the research of mechanical optical switch and its automatic assembly system techniques. We have successfully developed an automatic assembly system for mechanical optical switch. In this system, we use CCD and image process to assist the gripper which was mounted on the 4-axis micro stage in catching the output housing module and then implement the coarse alignment process by taking advantage of IR card that can show the invisible light spot on it. The fine alignment process is carried out by combination of optical light searching algorithm, motorized micro stage and power meter. Finally, we use UV light and UV glue to package output and input modules together to finish the processes of assembly of mechanical optical switch. Experimental results showed that our optical switches can meet the international specification called Bellcore for optical switch and the developed automatic assembly system can not only largely reduce the assembly time but also enhance the stability of insertion loss of optical switch in comparison with those assembled by human.摘要 I Abstract II 目錄 III 圖目錄 VI 表目錄 X 第ㄧ章 緒論 1 1-1前言 1 1-2參考文獻回顧 3 1-2-1機械式光開關 3 1-2-2光開關及光學元件組裝 5 1-2-3尋光演算法 7 1-3研究方法與內容概要 9 第二章 光開關自動組裝系統架構 10 2-1光開關自動組裝系統組成 10 2-1-1 CCD影像模組 13 2-1-2 四軸電控平台 13 2-1-3 五軸PZT平台 16 2-1-4 雷射光源 17 2-1-5 光功率計 17 2-1-6 電壓放大器 18 2-1-7 UV膠與UV光源 18 2-1-8 DAQ資料擷取卡 19 2-1-9 光纖與光準直器 19 2-1-10 繼電器致動器 21 2-1-11 紅外線感應卡(IR Card) 21 2-2 夾爪與導引機構製作 22 2-3 IR Card切換機構製作 25 第三章 光開關組裝模組之夾取作業 26 3-1影像處理 26 3-1-1邊緣強化 27 3-1-2 二值化處理 30 3-1-3 物件分群 30 3-2 CCD影像座標與夾爪座標之轉換 32 3-3夾爪夾取組裝模組 35 第四章 1x2光開關組裝 38 4-1 1x2 光開關架構 38 4-2 光纖對位精度要求 39 4-3 尋光演算法 43 4-4 組裝步驟 47 4-4-1 IR card 光點粗對光(coarse alignment) 47 4-4-2 五軸PZT平台精對光(fine alignment) 49 4-4-3 Channel balance及點膠封裝 50 4-5實驗結果 52 4-5-1 1x2光開關重複性測試 52 4-5-2 1x2光開關長時間穩定度測試 55 第五章 2x2光開關組裝 56 5-1 2x2光開關架構 56 5-2 反射鏡之厚度與表面粗糙度 58 5-3 Collimator對位精度要求 60 5-4 尋光演算法 64 5-5 組裝步驟 66 5-5-1 Collimator之特性 66 5-5-2 2x2光開關組裝 67 5-6 實驗結果 73 5-6-1 2x2光開關重複性測試 73 5-6-2 2x2光開關長時間穩定性測試 74 5-6-3 光開關switching time測試 76 5-6-4 Crosstalk測試 78 5-6-5 光開關自動組裝程式執行時間 79 第六章 結論與討論 80 6-1 結論 80 6-2 討論 81 參考文獻 823414554 bytesapplication/pdfen-US機械式光開關自動化組裝影像處理夾爪尋光演算法mechanical optical switchautomatic assemblyimage processgripperlight searching algorithmthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/61493/1/ntu-96-R94522709-1.pdf