自动对接连接器信号探测系统研究

摘要

由于在对火箭进行推进剂加注时，塔架是打开的，箭体会受到风等因素的影响而产生摆动，这给连接器的对接、随动带来很多困难，并对连接器的结构造成破坏。因此，为降低火箭所受作用力，提高加注过程中的可靠性，本论文研究了一种基于单目视觉的信号探测系统，通过实时探测箭体加注活门的具体位置，实现连接器的自动对接、主动随动。
　　本论文从信号探测系统的硬件以及软件部分进行了方案的设计与研究。在硬件方面，将摄像机通过数据采集通道与DSP连接，同时在上位机软件中编写的程序通过仿真器下载至DSP中，经过DSP对图像处理后获得箭体加注活门的三维坐标信息，并在上位机的界面中显示出来，图像在显示器中实时显示。在软件方面，以CCS3.3作为软件开发环境，使用张正友标定方法对摄像机进行标定，先对图像进行预处理，利用质心检测算法获得图像的质心，进而得到箭体加注活门在图像平面的二维坐标，利用小孔成像的原理进行深度恢复，获得摄像机到箭体加注活门的距离，进而求得另一个方向的坐标。
　　在实验室环境下进行信号探测试验，结果表明，采用基于单目视觉的信号探测方案，能够较好地进行箭体加注活门位置信息的探测，满足实用性、可行性，为连接器实现自动对接提供了技术支持。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内、外研究现状

1．3 本论文工作内容及章节安排

2 系统方案设计

2．1 自动对接连接器总体方案

2．2 信号探测系统方案设计

2．2．1 方案选择

2．2．2 方案设计

2．3 本章小结

3 硬件系统设计

3．1 系统硬件平台

3．2 TMS320DM642简介

3．2．1 开发板时钟系统

3．2．2 电源系统

3．2．3 复位电路

3．2．4 存储空间配置

3．2．5 I2C接口

3．2．6 JTAG接口

3．2．7 串行数据接口和通用输入输出口(GPIO)

3．3 图像采集模块

3．3．1 图像传感器

3．3．2 视频接口

3．3．3 视频捕获模式

3．3．4 视频解码芯片

3．4 图像输出模块

3．5 摄像机选型

3．6 本章小结

4 软件系统设计

4．1 DM642软件开发环境

4．2 摄像机标定

4．2．1 相关坐标系

4．2．2 摄像机模型

4．2．3 标定方法

4．3 图像预处理

4．3．1 图像灰度化

4．3．2 图像去噪

4．4 阈值分割

4．5 特征点提取及质心检测算法

4．5．1 特征点提取算法

4．5．2 质心检测法

4．6 本章小结

5 试验验证及结果分析

5．1 摄像机标定试验

5．2 深度恢复试验

5．3 信号探测试验

5．3．1 试验环境

5．3．2 试验目的

5．3．3 试验内容

5．3．4 试验结果分析

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 论文总结

6．2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文和出版著作情况

攻读硕士学位期间参加的科学研究情况

攻读硕士学位期间学术成果获奖情况