TWM267553U - Motion track analysis device for planar bar linkage mechanism - Google Patents

Description

M267553 四、創作說明（1) 【新型所屬之技術領域_ 本創作係關於一種平面連 時追縱量測各連桿之數個標；=叙：：用數位操取即 :分析轉換成所需的運動特分::電 【先前技術】 習用機構運動分析主要針對機/ 模擬其運動狀況並加以分析。理认：體的，行為，進行 動分析方法可能有圖解法、解:丄目前可行的機構運 解法的型式有瞬心法、相對速声^ “腦輔助法等。該圖 點在於容易直接清楚瞭解實際：機分法等’其優 的型式則有三角幾何法、複數 ，動匱况。該解析法 優點在於容易求得機構的運動位移向：：及法等，其 可選擇的機構運動分析方法種類3的購置及架設。雖然 缺乏便於實際量測機構運動情況^姐但可惜的是至今仍 另一方面，在機械應用上連桿 運動，型。 泛，例如汽缸内活塞與曲軸間之的，用範圍相當廣 應用。另外，汽車轉向系統之機 便是曲柄搖桿機構的 台、電風扇左右擺動機構、天平嫌=用平行連桿之升降 行機構…等，亦為連桿機構應用在：；上：圖：之平 之，若曲柄搖桿機構可應用做為成果。換言 娀構運動分析的模型，將 C:\Logo-5\Five Continents\PK9674.ptd 麵 第5頁 M267553 四、創作說明（2) 有利貫際量測分析機構 有鑑於此，本創作改良m:際運動情況。 機構，並利用數位擷取影像二套平面連桿 動情形，及記錄各連桿之數 連桿之實際運 行影像運動軌跡分析，進而齒=二2的位置，以便電腦進 型態’而有利針對機構運動特性動特性及輸出 f能簡化運動分析及提升分析準確。猎此，本創作確 【新型内容】 ( 本創作之主要目的係提供一 析裝置，其係將待測之機構連；運動執跡分 Γ電腦分析轉換成所需像， j據本創作之平面連桿機構運動軌二；;力：。 一平面連桿機構及一影像^置，八^含 -輸入連桿、一曲柄連桿及一二；：==遍有 輸入連桿及支撐連桿，^ f ;如/刀別可轉動的樞接該 片=忏次叉撺連杯，且该曲柄連桿標示有數 田以輸入連桿、曲柄連桿及支撐連桿共同 π二"，。 二取：構擷取各標示點之運動軌跡影像=腦 ;;點之運動參數’進而可用以分析該電動 【實施方式】 為讓本創作之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易 m 第6頁 C.\L〇g〇-5\Five Continents\PK9674.ptd M267553 四、創作說明（3) "-- 懂，下文特舉本創作之較佳實施例，並配合所附圖式，作 详細說明如下： 凊參知、第1圖所示’本創作之平面連桿機構運動軌跡分 析衣置係包含一平面連桿機構1、一影像擷取機構3及一光 源機構4，其用以分析一電動機2之動力輸出表現，該電動 機2係選自直流馬達、交流馬達等欲分析之動力機構。 請再參照第1圖所示，本創作之平面連桿機構1係包含一 平面1 0及數個連桿，例如該連桿包含一輪入連桿丨丨、一曲 柄連桿1 2及一支撐連桿1 3。該平面1 〇立設於一基板〔未標 示〕，該平面1 0之一第一側用以設置該輸入連桿丨丨、曲柄 連桿1 2及支撐連桿1 3，而該平面1 0之一第二側用以設置該 電動機2。該輸入連桿11之一第一端固設一轉軸ho，該轉 軸110穿過該平面10，並可受該電動機2之轉軸〔未繪示〕 帶動。該平面10之適當位置固設一轉軸130，該轉軸1押穿 設結合在該支撐連桿1 3之一第一端，以便該支撐連桿可 相對該轉軸1 3 0轉動。 請再參照第1圖所示，本創作之曲柄連桿1 2標示有數個 標示點，例如該標示點包含一第一標示點1 2 0、一第二標 示點1 2 1、一第三標示點1 2 2及一第四標示點1 2 3。該標示 點1 2 0、1 2 1、1 2 2及1 2 3係以黑色或深色標記，而該曲柄連 桿1 2之其它部分則保留為金屬原色，藉以強化該標示點 120、121、122及123與背景影像之對比，有助於影像追蹤 時易於判別與量測運動執跡。該曲柄連桿1 2之一第一端利 用一轴心〔未標示〕可轉動的枢接該輸入連桿11之一第二

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端’該第一標示點丨2 〇係對應與該軸心位置。該曲柄連桿 1 f之一第二端利用另一軸心〔未標示〕可轉動的樞接該支 撐連桿1 3之一第二端，該第四標示點丨23係對應與該軸心 位置。該第二標示點丨2 1及第三標示點丨2 2則設於該第一標 不點1 2 0及第四標示點丨2 3之間的適當位置上。

〜再者，請再參照第1圖所示，該二轉軸11〇、13〇之長度 定義為L1。該轉軸110至第一標示點12〇之長度定義為。 遠第=標示點12〇至第四標示點123之長度定義為L3。該第 四標示點120至轉軸130之長度定義為L4。該長度Ll、L2、 L3、L4 ’特別是該長度L1在運動期間的變化，亦可做為該 輪入連桿11、曲柄連桿12及支撐連桿13之運動軌跡影像的 分析參數。再者，亦可依欲量測之電動機2種類進行適當 調整該輸入連桿11、曲柄連桿12及支撐連桿13之長度L2、 L 3、L 4 〇

請再參照第1圖所示，本創作之影像擷取機構3設有JI支 架30、至少一影像擷取單元31及一反射鏡32。該支架3〇之 頂端用以可調整的設置該影像擷取單元31，及其底端則用 以可*周整的設置該反射鏡3 2。該影像擷取單元3 1係選擇使 用CCD型〔電荷耦合元件〕或CMOS型〔互補金屬氧化物導 體〕之數位影像擷取皁元’以便輸出影像數位播案至電腦 〔未繪示〕進行影像處理。該反射鏡3 2方便該影像擷取單 元31利用反射方式操取该輸入連桿11、曲柄連桿I?及支撐 連桿1 3之運動軌跡影像’以相對縮短取像距離。該光源機 構4設有數個LED〔發光二極體〕41，該LED 41可適當打光

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M267553 四、創作說明（5) 於該平面連桿機構1上。 請參照第2 A至2E圖所示，當本創作對待測之電動機2 〔例如直流、交流馬達〕進行影像追蹤時，其主要利用下 列五個步驟取得運動軌跡、速度變化及加速度變化等參 數’該步驟包含：影像擷取、尺寸校正、軌跡量測、圖形 比對及電腦模擬分析。

請再參照第1及2A至2E圖所示，在影像擷取步驟時，該 電動機2帶動該輸入連桿丨丨、曲柄連桿12及支撐連桿13各 自依不同運動執跡運動，該影像擷取機構3之影像擷取單 元31透過孩反射鏡32擷取該輸入連桿11、曲柄連桿I〗及支 撐連桿1 3之運動影像，特別是該標示點丨2 〇、丨2 i、} 2 2及 123之運動影像。上述取得之影像序列〔vide〇 sequence〕之格式較佳為8位元的黑白影像，其晝面解析 度為640*480像素大小，每秒有3〇格晝面，且存檔成未經 壓縮的AVI視訊檔。接著，電腦利用Micr〇s〇ft

Basic 6. 0等衫像應用程式將AVI視訊擋中每張像素8位元 _办彳田〕轉換成8位兀的灰階影像〔RAW 圖形祂〕格式，以利進行後續影像分析。 ^著’該尺寸校正步驟係為選擇性步驟，在尺 正*

:’由於忒景;像擷取單元31實際擷取的影像尺寸是以mr 為早位，但是在電腦進行影像處理時則使用像素 〔pixel〕為尺寸單位，因.士 、 轉換系統，用以曾彳作可預先建立一套單位 Υ座標與數位影像座標的Μ施 例，以便對應轉換像素與計量單位。 、

M267553 、創作說明（6) ，再參照第1及2A至2£：圖所示 創作利用電腦進行該標示點m、121、122及⑵本 蹤，以量測運動勒付 k ^ 像追 由這些幾構=L4!，變， Γ:ΤΓ法或最小平方誤差法等圓形量測心 二旦L :uf ransform法而言，其可在複雜或雜％多Μ 背景圖中偵測數個該標示點120、121、122及123二夕的 次债測數個ϋ動軌跡，但程式計算較為耗費時a 了二 影像追縱上較不實用。就最小平方誤差法而言，装ί = 在較小採樣區間無法預測的情形，且可獲得 的;^善 =大。由於最小平方誤差法的程式規畫;容二象= 參:此本創作較佳選用最小平方誤差法求取= °月再筝,¾第1及2 Α至2 Ε圖所示’在圖形比對步 創作利用電腦執行圖形比對法，以便將擷取之運夺= 預設背景參數特徵進行比較。當該輸入連桿 12及支撐連桿13之移動位置時，由運動影像取得心 120、二、122及123之特徵影像，其位置亦漸次對；變-動。此％，利用圖形比對法搜尋該標示點12〇、Μ} 及1 23之特徵影像的新位置，並與背景參數特徵 Μ度，將相似度最大值之位置定義為各特徵影像新= 請參照第3Α至3D、4Α至4D、5Α至5D圖所示，在電腦模擬 第10頁 C:\Logo-5\Five Continents\PK9674. ptd M267553 四、創作說明（7) 分析步驟時，本創作可由電腦之數據顯視窗〔未繪示〕取 得：曲柄連桿12之運動軌跡、角《、速度與加速度的變化 例如’第3A、4A及5A圖揭示該第一標示點12〇的運

=跡:速度與加速度的變化參數；第3B、4B及5B 圖揭不该第二標示點1 2 1的運動鈾w 么也 洚沾作儿办&吐 硬勁軌跡、角度、速度與加速 ?’及5°圖揭示該第三標示點⑴的 5= 2': 加速度的變化參數；第3D、· :順利對該電動機2等欲分析機構進〜動力輸、數表 =所述：相較於習用機構運動分析方法種類繁多，p #言”，、便於貫際量測機構運動情況型 點，第1目之本創作藉由建立該平戍構運^^缺； 影像擷取機構3擷取數位旦；；傻 ± 冓，並利用邊 1 2、13夕每降、番么达， J w里州谷連桿1/建； =電；；錄；：柄連桿12之標^ ’ 轉換成所需的運動跡分析，進而 析準：：…此，本創作確實能簡化運動分析及提升分 作已利用上述較佳實施例揭 限疋本遣"乍’任何熟 一亚非用以 和範圍之内，當可作各種更；；修：不創：之精神 範圍當視後附之申請專利範圍; 斤界定者=本創作之保護 12、13之二^^ 像’即時追蹤量測各連桿1細 只際運動情形，及記錄玆沾4

M267553 圖式簡單說明 【圖式簡單說明】 第图本創作之平面連桿機構運動轨 合立體圖。 y外忒置之組 第2 A至2 E圖：本創作之平面遠 之篦一枵干®:夕& &十囟連杯機構運動軌跡分析裴置 之弟铋不點之運動軌跡示意圖。 罝 第3 A至3 D圖··本創作之平面遠裡 々梦右墙 ^ 卞®7建杯機構運動執跡分析妒罢 之弟一至第四標示點之運動軌跡曲線圖。 厅凌置 之本創作之平面連桿機構運動軌跡分析裝置 之第至第四軚示點之速度變化曲線圖。 置 =5A至5J圖：本創作之平面連桿機構運動執跡分 之第一至第四標示點之加速度變化曲線圖。 又 【主要元件符號說明】

1〇 平面 110支撐軸 1 2 0第一標示點 122第三標示點 13 支撐連桿 2 電動機 3〇 支架 3 2 反射鏡 41 LED I 平面連桿機構 II 輸入連桿 12 曲柄連桿 1 2 1第二標示點 1 2 3第四標示點 1 3 0支撐軸 _ 3 影像擷取機構 31 影像擷取單元 4 光源機構 C:\Logo-5\Five Continents\PK9674. ptd 第12頁

Claims (1)

1. M267553 五、申請專利範圍 1、 一種平 一平面 一支撐 動機帶 該輸入 數個標 一影像 撐連桿 以利電 電動機 2、 依申請 分析裝 連桿、 一第一 3、 依申請 分析裝 影像擷 4、 依申請 分析裝 CMOS 型 5、 依申請 分析裝 二極體 6、 依申請 φ連桿機構運動軌 連桿機構，其設有 連桿’該輸入連桿 動旋轉，該曲柄連 連桿之一第二端及 示點，其標示於該 擷取機構，其可在 共同轉動時，用以 腦分析各標示點之 之動力輸出表現。 專利範圍第1項所 置’其中該平面連 曲柄連桿及支撐連 側上，該電動機設 專利範圍第1項所 置，其中該影像擷 取單元及一反射鏡 專利範圍第3項所 置，其中該影像擷 之數位影像擷取單 專利範圍第1項所 置，其中另包含一 ’用以打光於该平 專利範圍第1項所 跡分析裝置，其包含： 一輸入連桿、一曲柄連桿及 之一第一端由欲量測之一電 桿之二端分別可轉動的樞接 支撐連桿之一第一端； 曲柄連桿上；及 该輸入連桿、曲柄連桿及支 擷取各標示點之運動影像， 運動參數，進而用以分析該 f之平面連桿機構運動軌跡 =機構包含一平面，該輸入 桿係可轉動的設於該平面之 於該平面之一第二側上〜。 述之平面連桿機構運動^ 取機構設有一支架、至少 〇 述5平面連桿機構運動軌跡 取單元選擇使用CCD型、 元。 述之平面連桿機構運動軌跡 光源機構’其設有數個發光 面連桿機構上。 述之平面連桿機構運動軌跡

   C:\Logo-5\Five Continents\PK9674.ptd 第13頁 M267553 五、申請專利範圍 分析裝置，其中該曲柄連桿之標示點係以黑色、深色 標記，以強化該標示點與背景影像之對比。 7、 依申請專利範圍第1項所述之平面連桿機構運動軌跡 分析裝置’其中該曲柄連桿之一第一端利用一轴心可 轉動的樞接該輸入連桿之一第二端，該標示點之一係 對應與該軸心位置。 8、 依申請專利範圍第1項所述之平面連桿機構運動執跡 分析裝置，其中該曲柄連桿之一第二端利用另一軸心 可轉動的樞接該支撐連桿之一第二端，該標示點之一 係對應與該軸心位置。

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