基于机器视觉技术激光点追踪牵引随动系统的设计制作

论文摘要

随着机器视觉技术的不断发展,运动目标检测和激光点快速定位相关方面的研究越来越受到专家学者的重视。基于机器视觉技术激光点追踪牵引随动系统的设计制作就是在运动目标检测和激光点快速定位研究的基础上进行设计。基于机器视觉技术的激光点追踪牵引随动系统将运动目标检测技术应用到追踪随动系统中,对提高追踪随动系统的追踪精度和追踪效率,实现追踪随动系统的智能控制具有重要研究意义。针对快速移动的激光点追踪问题,通过机器视觉技术中的目标识别检测算法,对激光点进行快速定位;以结构简单,移动速度快的四柔索牵引并联机构作为执行机构快速追踪激光点的位置。本文主要内容是对激光点追踪牵引随动系统进行研究,为系统的设计制作提供理论支持,本文主要研究内容如下:本文以激光点的检测追踪为主要研究目的,通过对基于机器视觉技术的激光点追踪牵引随动系统国内外现状进行研究,对总体系统进行分析,将此系统分为两部分:基于机器视觉技术的激光点检测和追踪随动平台的激光点追踪。基于机器视觉技术的激光点检测。研究激光点的采集,重点对相机进行选型;研究激光点图像预处理,对激光点采集过程中的噪声特点进行分类研究。针对两种典型噪声高斯噪声和椒盐噪声,对比分析几种滤波去噪方法的去噪效果;采用图像增强方法提高了激光点在背景中的对比度。最后对激光点在静态和动态过程中的识别检测进行深入研究,实现了激光点的检测,为追踪随动平台的追踪打下基础。基于四柔索牵引并联机构的激光点追踪。研究四柔索牵引并联机构的结构特点,根据四柔索牵引并联机构结构特点建立其运动学模型;对追踪随动平台的控制特性进行分析,设计PID控制器,通过控制四根柔索的长度来实现激光点追踪随动平台对激光点坐标位置的追踪,并对PID控制算法进行仿真验证,满足既定的系统设计要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 课题研究的背景及意义
•     1.1.1 课题研究背景
•     1.1.2 课题研究意义
•   1.2 激光点追踪牵引随动系统研究现状
•     1.2.1 运动目标识别检测研究现状
•     1.2.2 柔索牵引并联机构追踪随动平台研究现状
•   1.3 本文主要研究内容和章节安排
• 第2章 激光点追踪牵引随动系统功能及原理分析
•   2.1 激光点追踪随动平台总体方案设计
•   2.2 图像处理系统设计
•     2.2.1 图像采集
•     2.2.2 图像处理
•   2.3 结构模型设计
•   2.4 控制系统设计
•     2.4.1 电机选型
•     2.4.2 驱动器选型
•   2.5 本章小结
• 第3章 激光点图像预处理
•   3.1 噪声分类
•   3.2 滤波去噪
•     3.2.1 均值滤波
•     3.2.2 高斯滤波
•     3.2.3 中值滤波
•     3.2.4 自适应中值滤波
•   3.3 图像增强
•   3.4 本章小结
• 第4章 激光点识别检测
•   4.1 静态激光点检测
•     4.1.1 图像阈值分割
•     4.1.2 图像腐蚀与膨胀
•       4.1.2.1 形态学膨胀
•       4.1.2.2 形态学腐蚀
•     4.1.3 图像边缘提取
•       4.1.3.1 一阶微分算子
•       4.1.3.2 二阶微分算子
•       4.1.3.3 Canny算子
•   4.2 动态激光点检测
•     4.2.1 帧间差分法
•     4.2.2 背景差分法
•     4.2.3 背景差分与帧间差分结合目标检测
•   4.3 获取目标中心点坐标
•   4.4 小结
• 第5章 激光点追踪牵引随动系统设计
•   5.1 追踪随动系统运动学模型
•     5.1.1 追踪随动系统结构模型
•     5.1.2 运动学逆解分析
•     5.1.3 运动学正解分析
•       5.1.3.1 雅可比矩阵
•       5.1.3.2 牛顿迭代法
•   5.2 追踪随动平台控制系统设计
•     5.2.1 追踪随动平台控制系统设计原理
•     5.2.2 数字PID控制算法
•   5.3 本章小结
• 第6章 实验验证与误差分析
•   6.1 运动学模型验证与分析
•     6.1.1 运动学逆解仿真
•     6.1.2 运动学正解仿真
•     6.1.3 运动学模型误差分析
•   6.2 PID控制策略的验证与分析
•     6.2.1 数字PID反馈控制程序实现
•     6.2.2 PID控制算法数值分析
•   6.3 本章小结
• 第7章 总结展望
•   7.1 总结
•   7.2 展望
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王震

导师: 于正林

关键词: 机器视觉,激光点检测,四柔索牵引并联机构,追踪随动系统

来源: 长春理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学,计算机软件及计算机应用

单位: 长春理工大学

分类号: TP391.41;TN249

总页数: 83

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