基于机器视觉的自动引导车关键技术研究

基于机器视觉的自动引导车关键技术研究

论文摘要

AGV(Automated Guided Vehicle—自动引导车辆)是自动化物流运输系统、柔性生产组织系统的关键设备。加速我国现有生产模式向柔性生产组织模式的方向转化,提高工业生产的自动化程度,大力发展AGV是我国工业生产领域的必然趋势。图像处理技术是视觉引导式AGV的关键技术。本文针对工厂实际应用的基于机器视觉的AGV,研究了视觉引导式AGV标识符的识别技术,目的是提高视觉引导式AGV图像识别的可靠性、实时性。论文的研究内容主要包括以下几个方面:1.对转向梯形断开点位置的优化:应用空间机构运动学对自动引导车独立悬架进行空间运动分析,在此基础上对转向梯形断开点位置的确定进行详细分析计算,确定断开点位置的优化函数,求出断开点的最佳位置,使车轮绕主销摆动量最小。2.对采集的图像进行预处理:预处理一般包括图像的增强、图像分割等。图像增强的目的是为了消除图像在输入、传送、处理过程中的干扰形成的噪声,提高图像质量。图像分割(Image Segmentation)是把图像分割成若干个特定的、具有独特性质的区域并提取出感兴趣目标的技术和过程。为了分析和识别目标,需要将他们分割并提取出来。3.摄像机的自标定:为了获取空间点到计算机图像像素点的对应关系,采用基于圆环点的自标定方法,给定一个正方形模板,在至少三个不同的方位对模板进行拍摄,分别检测正方形的4条边,提取正方形模板的4个角点和4条边的中心点,计算圆环点的图像坐标,从而可以线性求解出摄像机的全部内部参数,进而可以求取摄像机的外部参数。4.特征的提取:目前,用于图像处理的特征主要有几何特征、灰度特征、条带特征等。为了有效地完成识别,本文研究基于组合特征的模板匹配法识别数字工位,避免了规整、细化、轮廓提取等图像处理步骤。5.标识符的识别:视觉引导式AGV在实际应用中存在多种工况,如加速、减速、停车及匀速行驶等,设计标识符的目的是用于工厂的物流运输,有可能依次到达若干个目的地。一般按照工艺流程,依次经过若干装货和卸货工位。为了区分不同的加SET位,使用数字对不同的加工工位进行编码或者编号。6.基于机器视觉的AGV远程信息显示系统的设计:根据视觉引导式AGV的显示需要设计液晶显示界面,将图片提前预置到液晶显示模块中;通过程序编写,将视觉引导式AGV的车速、方向以及电池组参数的显示在已知的坐标上;通过串口接收发送数据,完成视觉引导式AGV远程信息的显示。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 附图清单
  • 附表清单
  • 1 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 自动引导车的产生与发展
  • 1.3 自动引导车的引导方式及特点
  • 1.4 自动引导车国内外研究现状
  • 1.4.1 自动引导车国外研究现状
  • 1.4.2 自动引导车国内研究现状
  • 1.5 本论文的研究目的和意义
  • 1.6 本论文的研究内容
  • 2 自动引导车转向梯形断开点位置的优化
  • 2.1 引言
  • 2.2 自动引导车的构成及原理
  • 2.2.1 总体结构及特点
  • 2.2.2 工作原理
  • 2.3 转向梯形断开点位置的优化及仿真
  • 2.3.1 转向梯形机构设计
  • 2.3.2 动特性分析及目标函数
  • 2.3.3 断开点位置的优化计算
  • 2.3.4 仿真实验及结论
  • 2.4 本章小结
  • 3 自动引导车摄像机自标定技术研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 图像预处理
  • 3.2.1 彩色图像灰度化
  • 3.2.2 灰度图像二值化
  • 3.2.3 图像的噪声消除
  • 3.2.4 特征提取
  • 3.3 摄像机自标定
  • 3.3.1 基于圆环点的自标定方法
  • 3.3.2 由正方形模板确定圆环点的图像
  • 3.3.3 摄像机内部参数的确定
  • 3.3.4 摄像机外部参数的确定
  • 3.3.5 模板图像的角点提取方法
  • 3.4 自标定试验及结论
  • 3.5 本章小结
  • 4 基于机器视觉的控制标识符及数字工位符识别
  • 4.1 引言
  • 4.2 计算机视觉系统
  • 4.3 常用数字识别方法
  • 4.4 控制标识符与数字工位符研究
  • 4.5 控制标识符及数字工位符识别的思路
  • 4.6 控制标识符识别
  • 4.6.1 控制标识符鲁棒性实验
  • 4.6.2 实验结果
  • 4.7 数字工位符识别
  • 4.7.1 确定数字工位感兴趣区域
  • 4.7.2 数字工位符识别
  • 4.7.3 数字工位符鲁棒性实验
  • 4.7.4 实验结果
  • 4.8 本章小结
  • 5 自动引导车远程信息显示系统
  • 5.1 引言
  • 5.2 液晶显示系统
  • 5.2.1 液晶显示模块的原理与特点
  • 5.2.2 液晶显示模块
  • 5.3 串行通信硬件实现及其协议
  • 5.4 自动引导车远程信息显示系统的软件实现
  • 5.4.1 自动引导车远程信息显示系统的软件流程图
  • 5.4.2 自动引导车远程信息显示系统的软件实现
  • 5.5 本章小结
  • 6 结论
  • 6.1 论文的主要研究工作及结论
  • 6.2 论文的局限性及尚需解决的问题
  • 参考文献
  • 致谢
  • 作者简介
  • 在读期间发表的学术论文
  • 相关论文文献

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