基于超声波雷达与机器视觉的物流小车智能循迹系统设计

摘要

担任着车间货物搬运工作的物流小车在工厂车间里起着很重要的作用。目前常用的物流小车多为人力操作，这种工作形式往往需要很大的人力资源投入，劳动力成本相对较高。随着科技的进步与发展，通过传感器感知外部环境信息变化并能够在预定轨道或有障碍物存在的环境下实现自主运动的智能循迹小车得到了很大的发展。
　　应用于工厂车间里的物流小车一般工作路线既定,员工按照工作需要操作物流小车到达指定位置，途中遇到障碍物控制小车减速停止防止撞车。本文结合智能循迹小车的特点设计了应用于物流小车的智能循迹系统。
　　本文首先根据物流小车要求实现对路径信息的采集以及车体前方障碍物存在情况判断这一工作特点，确定了智能循迹系统的整体方案，建立了循迹小车的坐标系。比较当前常用的循迹和避障方法,采用摄像头视觉循迹和超声波雷达避障相结合的方法实现对预设的路径图像信息采集和障碍物的检测。
　　然后研究了超声波雷达障碍物检测原理，设计了单片机超声波距离测量系统，进行了温度校正，并完成了距离检测模块的测量实验。建立了视觉坐标系统，完成了摄像机的标定，研究了图像处理的二值化算法、边缘提取和Hough检测算法等基本算法，用 VC++结合OpenCV图像处理算法完成了图像检测算法编程，实现了路径信息的提取。
　　最后，搭建了实验系统，由超声波雷达系统和机器视觉系统获取的障碍物信息和小车路径信息，对实验小车实现了基本控制，验证了系统方案的可行性。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题主要研究内容

2 物流小车智能循迹系统组成

2.1 系统总体设计

2.2 系统坐标系的建立

2.3 本章小结

3 超声波雷达系统

3.1 超声波雷达测距原理

3.2 声速的温度补偿

3.3 测距系统的组成

3.4 超声波传感器

3.5 温度传感器的选择

3.6 LCD1602 液晶显示

3.7 超声波雷达软件设计

3.8 超声波系统测距实验

3.9 本章小结

4 机器视觉系统

4.1 坐标变换

4.2 摄像头的选择

4.3 摄像机标定

4.4 图像读取

4.5 图像处理流程

4.6 路径图像处理

4.7 路径信息提取

4.8 本章小结

5 系统实验

5.1 实验系统方案

5.2 舵机控制

5.3 上位机编程

5.4 实验结果

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献