一種單目視覺(jué)檢測(cè)的自動(dòng)定位掛載系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種單目視覺(jué)檢測(cè)的自動(dòng)定位掛載系統(tǒng)，所述掛載系統(tǒng)由視頻信號(hào)采集處理部分、控制部分、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和步進(jìn)式電機(jī)組成；視頻信號(hào)采集處理部分包括CCD攝像頭和DSP核心板；控制部分包括CPLD芯片、GPS模塊和近距離傳感器定位模塊；所述CCD攝像頭與DSP核心板通過(guò)bnc線連接，DSP核心板與CPLD芯片相互連接，CPLD芯片與GPS模塊通過(guò)串口相互連接通信，CPLD芯片與近距離傳感器模塊通過(guò)I2C協(xié)議連接通信，CPLD芯片輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接；電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與步進(jìn)式電機(jī)連接。本發(fā)明具有精確定位、簡(jiǎn)化算法和復(fù)雜度、提高系統(tǒng)準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種單目視覺(jué)檢測(cè)的自動(dòng)定位掛載系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種定位掛載系統(tǒng)，尤其是一種通過(guò)單目視覺(jué)檢測(cè)方式進(jìn)行自動(dòng)定位的掛載系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]已知，定位掛載系統(tǒng)在軍工國(guó)防、工業(yè)制造等領(lǐng)域都有很重要的應(yīng)用，各個(gè)領(lǐng)域的研究人員也對(duì)定位掛載系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了很多研究。但此項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)發(fā)展尚未成熟，傳統(tǒng)的自動(dòng)定位掛載系統(tǒng)主要分為三種，第一種:利用可視化界面進(jìn)行人工定位掛載，這種系統(tǒng)雖然可以確保掛載準(zhǔn)確性，但是依靠人手操作，不能完成自動(dòng)掛載，工作效率較低；第二種:利用各種傳感器進(jìn)行定位的掛載系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單、復(fù)雜度低，缺點(diǎn)是魯棒性較差，掛載精確度較差；第三種:利用視覺(jué)檢測(cè)定位的自動(dòng)掛載系統(tǒng)，利用攝像頭采集圖像信息進(jìn)行定位掛載，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是掛載精確、魯棒性強(qiáng)，缺點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，而且只能進(jìn)行近距離掛載。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于提供一種掛載準(zhǔn)確性高、系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)、利用單目視覺(jué)檢測(cè)方法進(jìn)行近距離定位掛載、利用GPS模塊和近距離傳感器定位模塊進(jìn)行較遠(yuǎn)距離定位控制的單目視覺(jué)檢測(cè)的自動(dòng)定位掛載系統(tǒng)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了以下技術(shù)方案:本發(fā)明所述掛載系統(tǒng)由視頻信號(hào)采集處理部分、控制部分、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和步進(jìn)式電機(jī)組成；視頻信號(hào)采集處理部分包括CCD攝像頭和DSP核心板，視頻信號(hào)采集處理部分進(jìn)行圖像采集和圖像處理，利用單目視覺(jué)檢測(cè)算法進(jìn)行圖像定位；控制部分包括CPLD芯片、GPS模塊和近距離傳感器定位模塊，控制部分主要完成距離定位、解析DSP指令、各級(jí)中斷控制以及控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；所述CCD攝像頭與DSP核心板通過(guò)bnc線連接，DSP核心板與CPLD芯片相互連接，CPLD芯片與GPS模塊通過(guò)串口相互連接通信，CPLD芯片與近距離傳感器模塊通過(guò)I2C協(xié)議連接通信，CPLD芯片輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接；電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與步進(jìn)式電機(jī)連接，可進(jìn)行受掛載系統(tǒng)控制的X、Y、Z各方向的相應(yīng)移動(dòng)，完成掛載任務(wù)。
[0005]所述掛載系統(tǒng)采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，每次相應(yīng)移動(dòng)或掛載動(dòng)作完成之后，都會(huì)通過(guò)CPLD芯片反饋給DSP核心板一個(gè)信號(hào)，使DSP核心板進(jìn)行下一次的圖像信息采集，直至掛載任務(wù)成功完成為止。通過(guò)圖像信息的反饋，做到精準(zhǔn)掛載，能夠彌補(bǔ)電機(jī)以及機(jī)械結(jié)構(gòu)不準(zhǔn)確帶來(lái)的誤差，使整個(gè)系統(tǒng)更精確的完成掛載任務(wù)，提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。大大降低了控制的復(fù)雜性，使系統(tǒng)可以脫離人工控制，完成自動(dòng)掛載。
[0006]所述掛載系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)控制方式，通過(guò)各類(lèi)時(shí)間約束，確保了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性以及系統(tǒng)的工作效率；多級(jí)中斷嵌套處理機(jī)制，確保了對(duì)緊急事件的優(yōu)先處理以及掛載任務(wù)的安全完成。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):[0008]1、基于單目視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行精細(xì)定位，在保證精確定位的同時(shí)簡(jiǎn)化了算法和實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度；
[0009]2、在無(wú)法檢測(cè)到標(biāo)記圖像時(shí)，利用GPS模塊和近距離傳感器定位模塊進(jìn)行粗略定位，彌補(bǔ)了視覺(jué)定位系統(tǒng)不能遠(yuǎn)距離定位的缺點(diǎn)；
[0010]3、本發(fā)明采用閉環(huán)實(shí)時(shí)系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)反饋達(dá)到精細(xì)控制，自動(dòng)完成相關(guān)掛載任務(wù)，通過(guò)時(shí)間約束，最小化差錯(cuò)率，提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、可靠性。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
[0012]圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0014]如圖1所示的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖中，本發(fā)明所述掛載系統(tǒng)由視頻信號(hào)采集處理部分、控制部分、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和步進(jìn)式電機(jī)組成；視頻信號(hào)采集處理部分包括CCD攝像頭和DSP核心板；控制部分包括CPLD芯片、GPS模塊和近距離傳感器定位模塊；所述CXD攝像頭通過(guò)bnc線與DSP核心板的VP接口相連，用于傳輸攝像頭采集到的幀圖像信息；DSP核心板與CPLD芯片相互連接，向CPLD芯片發(fā)送相關(guān)控制數(shù)據(jù)，CPLD芯片也向DSP核心板反饋控制信息；CPLD芯片與GPS模塊通過(guò)串口相互連接通信，傳輸位置信息；CPLD芯片與近距離傳感器模塊通過(guò)I2C協(xié)議連接通信，傳輸位置信息；CPLD芯片輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與步進(jìn)式電機(jī)連接，CPLD芯片通過(guò)解析位置信息與圖像信息，對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行相應(yīng)控制，從而控制電機(jī)完成相應(yīng)的掛載任務(wù)。
[0015]所述掛載系統(tǒng)采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，每次掛載動(dòng)作完成后，通過(guò)CPLD芯片反饋給DSP核心板一個(gè)信號(hào),使DSP核心板進(jìn)行下一次的圖像信息米集,直至掛載任務(wù)完成為止。
[0016]所述掛載系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)控制方式，通過(guò)各類(lèi)時(shí)間約束，確保了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性以及系統(tǒng)的工作效率；多級(jí)中斷嵌套處理機(jī)制，確保了對(duì)緊急事件的優(yōu)先處理以及掛載任務(wù)的安全完成。
[0017]如圖2所示的本發(fā)明的系統(tǒng)流程圖中，系統(tǒng)上電運(yùn)行后，板卡端口初始化完成后，CXD攝像頭開(kāi)始采集圖像信息，DSP通過(guò)vpO端口捕獲圖像信息，進(jìn)行數(shù)字圖像處理，然后對(duì)處理后的圖像進(jìn)行單目視覺(jué)檢測(cè)，看能否檢測(cè)到標(biāo)記圖像，如果不能檢測(cè)到，則啟動(dòng)遠(yuǎn)距離定位模塊，根據(jù)定位信息來(lái)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，直到能夠檢測(cè)到標(biāo)記圖像為止，然后根據(jù)標(biāo)記圖像的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行定位，看是否對(duì)準(zhǔn)了標(biāo)記圖像的中心位置，如果沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)就再并繼續(xù)根據(jù)標(biāo)記圖像位置信息控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行X、Y、Z方向的相應(yīng)移動(dòng)，動(dòng)作結(jié)束反饋數(shù)據(jù)給DSP核心板，重新采集圖像定位，直到對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記圖像中心位置，最后進(jìn)行掛載動(dòng)作，并完成掛載任務(wù)。
[0018]以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種單目視覺(jué)檢測(cè)的自動(dòng)定位掛載系統(tǒng)，其特征在于:所述掛載系統(tǒng)由視頻信號(hào)采集處理部分、控制部分、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和步進(jìn)式電機(jī)組成；視頻信號(hào)采集處理部分包括CCD攝像頭和DSP核心板；控制部分包括CPLD芯片、GPS模塊和近距離傳感器定位模塊；所述CXD攝像頭與DSP核心板通過(guò)bnc線連接，DSP核心板與CPLD芯片相互連接，CPLD芯片與GPS模塊通過(guò)串口相互連接通信，CPLD芯片與近距離傳感器模塊通過(guò)I2C協(xié)議連接通信，CPLD芯片輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與步進(jìn)式電機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單目視覺(jué)檢測(cè)的自動(dòng)定位掛載系統(tǒng)，其特征在于:所述掛載系統(tǒng)采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，每次掛載動(dòng)作完成后，通過(guò)CPLD芯片反饋給DSP核心板一個(gè)信號(hào)，使DSP核心板進(jìn)行下一次的圖像信息采集，直至掛載任務(wù)完成為止。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單目視覺(jué)檢測(cè)的自動(dòng)定位掛載系統(tǒng)，其特征在于:所述掛載系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)控制方式。
【文檔編號(hào)】G05D3/12GK104020784SQ201410216121
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】郭希娟, 王玉鎮(zhèn), 劉洋 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)