基于四轴运动控制平台的移动目标跟踪控制研究

摘要

传统的运动控制主要应用于数控领域，通用性和开放性较差，多数只能够应用于特定的场合。为此，本论文基于一款开放式运动控制平台，设计视觉检测模块组成闭环控制系统，增加平台的智能性和准确性。整个运动控制系统通过视觉检测模块对移动目标的运动信息进行实时反馈，并控制四轴运动控制平台和机械手对移动目标进行追踪和抓取，以此实现智能控制。
　　本论文中四轴运动控制平台的运动控制器部分是 ARM+PCL6045B的双 CPU结构。ARM作为主控CPU，不但具有高速的运行频率，还具有丰富的外设，便于整个平台功能的扩展和裁剪。PCL6045B是一款专业的运动控制DSP，是运动控制器的从CPU，能够实现单轴定位、直线/S型曲线加减速、直线/圆弧插补以及限位和回原点等功能。为了能够对目标进行抓取，在四轴运动控制平台的基础上，扩充了机械手来实现抓取动作。另外，为了便于对四轴运动控制平台进行二次开发，提高四轴运动控制平台的开放性，整个平台的软件体系结构中对相应的运动控制功能进行了API封装。
　　为了能够实现对移动目标的准确追踪，首先需要实现对静止目标的定位和抓取，完成由像素模型坐标系到平台模型坐标系之间的转换，然后利用得到的平台坐标控制四轴运动控制平台的各个轴和机械手进行相关动作，实现对移动目标的追踪和抓取。在视觉检测部分，本论文中利用 TLD算法来对移动目标进行检测。TLD算法将传统的移动目标检测算法和传统的移动目标跟踪算法相结合，能够在目标发生遮挡的情况下对目标进行重新检测，具有较高的稳定性。该算法由跟踪器、检测器、整合器以及学习器四大模块组成。
　　最后，为了能够使运动控制平台更加平滑地实现对移动目标的追踪，增加整个运动控制系统的实用性，本论文根据运动控制平台单轴、直线插补以及圆弧插补三种运动控制方式的性能，提出具体的运动控制方案，并在此基础上，针对典型的运动控制场景，设计了一系列实验来验证整个系统在不同场景下对移动目标跟踪抓取的准确性、实时性和稳定性。

目录

声明

第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2国内外研究现状及发展

1.3 课题研究意义及依据

1.4 本论文的主要贡献和创新

1.5主要研究内容及组织

第二章开放式可编程四轴运动控制平台

2.1四轴运动控制平台实现方案

2.2开放式四轴运动控制平台的硬件结构及实现

2.3开放式四轴运动控制平台的软件结构及实现

2.4 本章小结

第三章基于四轴运动控制平台对静止目标的抓取

3.1摄像机的标定

3.2 融合视觉反馈的运动控制系统

3.3基于闭环运动控制系统对静止目标进行定位抓取

3.4 本章小结

第四章对移动目标的检测追踪

4.1TLD算法的结构

4.2 TLD算法的跟踪器

4.3 TLD算法的检测器

4.4 TLD算法的学习器

4.5 本章小结

第五章基于四轴运动控制平台和视觉检测对移动目标跟踪抓取

5.1 四轴运动控制平台对移动目标跟踪控制方案的设计和实现

5.2 对移动目标进行检测的视觉反馈单元的实现

5.3 对移动目标追踪抓取的实现

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1论文工作总结

6.2未来研究展望

致谢

参考文献