基于机器视觉的永磁球形电动机位置检测方法研究

摘要

球形电动机的研究近年来受到广泛的重视，原因在于它的球形结构可以在空间任意点处进行定位、工作，在仿人机器人的运动控制、智能仪表中的三维空间测量、工业控制中的多维空间等高精度场合，有着不可替代的作用。球形电机转子的位置检测作为电机不可缺少的反馈控制环节，是电机控制系统中的关键技术之一，并且它的分辨率直接影响到系统的控制精度，因此位置检测技术也是当前球形电机研究中迫切需要解决的问题。 本文以永磁型球形步进电动机为研究对象，在对国内外主要的转子位置检测方法进行研究的基础上，采用基于视觉传感器的检测方法来获取转子位置，通过对位置信息的网格编码方法进行深入研究，针对转子检测的要求，提出了唯一性编码生成方法，并从网格图本身的特点出发，提出了用角点作为特征点提取方法。 论文对新编码方法生成的仿真网格图进行了处理分析，在Matlab环境下用C编程实现。通过后续的方向恢复反求旋转矩阵验证，本文所提出的方法具有一定的可行性。

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致谢

第一章绪论

1.1引言

1.2球形电动机的研究发展现状及研究热点

1.2.1国外多维电动机的研究进展

1.2.2我国多自由度电机的研究情况

1.2.3永磁多维球形电机的应用前景及发展方向

1.3目前球形电动机位置检测的主要方法

1.3.1滑轨支架测量系统

1.3.2二值球形运动编码器

1.3.3机器视觉传感器测量系统

1.3.4双光学传感器测量系统

1.4本论文的主要研究内容

第二章基于机器视觉的位置检测方法

2.1机器视觉

2.1.1机器视觉的发展

2.1.2机器视觉的应用领域

2.2基于视觉传感器检测方法的优点

2.2.1单自由度测量系统

2.2.2多自由度测量系统

2.2.3基于视觉传感器的测量系统

2.3基于视觉传感器位置检测方法的原理

2.3.1网格样式设计

2.3.2网格图像分析

2.3.3方向信息恢复

本章小结

第三章位置信息编码

3.1信息与编码理论

3.1.1信息论介绍

3.1.2位置信息编码中常用方法

3.2伪随机序列

3.2.1伪随机序列介绍

3.2.2伪随机序列的性质

3.2.3非二值伪随机序列

3.2.4伪随机序列在本文应用中的缺陷及改进方法

本章小结

第四章位置信息图像的处理方法与仿真验证

4.1数字图像处理技术

4.2特征点提取

4.3本文所用算法介绍

4.3.1 Canny边缘检测算法

4.3.2基于链码的角点检测方法

4.3.3序列匹配

4.4位置检测算法仿真验证

本章小结

第五章总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

硕士期间发表的论文