基于机器视觉的自动引导车关键技术研究

摘要

AGV(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。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。为了区分不同的加工工位,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。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

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

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