全局视觉导航AGV控制原理与技术的研究

摘要

本文主要介绍了自动引导运输车全局视觉导航全局定位系统工作原理及其控制技术。 在全局定位系统中视觉传感器(CCD：Charge Coupled Device)一般是与车体相独立，主控制机根据CCD所采集到的信息对自主车进行定位并通过无线通讯系统对自主车驱动系统进行控制，实现自动引导。全局视觉引导相对局部视觉引导，不需要在地上铺设标志线，可同时控制多台AGV协同工作，大大的降低开发成本。并有利于建立合理的调度系统、路径规划系统。 AGV系统多以各个独立的左右轮差速驱动结构为主，采用了常见的四轮机构。建立了转向系统运动学模型。AGV在曲线路径导航时，由于对控制器纠偏的快速性要求更高，而闭环控制器控制频率受限于图像处理的速度，因而导航精度会下降，稳定性较差。本文提出了开环控制转向原理，并对其进行了深入的分析与证明。根据全局视觉导航AGV的工作环境，通过图像处理系统建立了虚拟坐标系统，设定了车身标志，根据车身标志的中心点，计算车辆坐标及方位角。设计了基于89C2051的车载控制系统，并采用PID控制器实现对后轮驱动电机的闭环调速。对全局视觉导航AGV样车进行了多次实验，实验结果证明：全局视觉导航AGV具有更高的路径设置柔性，开环控制转向原理在曲线路径导航时，不需要图像处理，降低对系统的要求。 为了扩大车辆的行驶范围，控制系统需要获得更多的图像及其它信息，基于全局视觉导航的AGVS应向多目视觉、多视觉传感器溶合的方向发展；全局视觉导航的AGVS不需要在地面设置引导线，必须有一个完善的路径规划系统，这些将是全局视觉导航AGV今后的研究重点。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1引言

1.2 AGV引导方式及特点

1.2.1非视觉引导AGV

1.2.2全局视觉导航AGV及其工作原理

1.3 AGV发展状况及其应用

1.4论文研究的意义和目的

1.5论文主要研究内容

1.6结论

第2章全局视觉导航AGV理论基础

2.1 AGV的系统组成

2.2 AGV的车体组成

2.3转向系统运动模型

2.3.1参考路径和转向角

2.3.2圆周运动和直线运动

2.4 AGV开环控制转向原理

2.5结论

第3章图像处理系统

3.1图像处理系统工作原理

3.2图像处理系统的组成

3.2.1图像处理系统的硬件组成

3.2.2图像处理系统的软件设计方案

3.3摄像机成像模型

3.4摄像机标定

3.5图像识别基础理论研究

3.5.1颜色模型

3.5.2彩色图像分割

3.5.3 RGB阈值分割法

3.6虚拟坐标系的建立

3.7车辆坐标及方位角的识别

3.8结论

第4章车载控制系统的研究

4.1车载控制系统工作原理

4.2控制系统硬件设计

4.2.1单片机控制系统

4.2.2闭环PWM调速系统

4.2.3障碍物检测系统

4.3车载控制系统软件设计

4.3.1车载控制系统软件总体设计

4.3.3PID控制器在电机调速中的应用

4.3.4中断系统设计

4.4实验

4.4.1实验过程

4.4.2误差分析

4.4.3实验结果

4.4.4全局视觉引导实现纠偏

4.5总结

第5章总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文