一种单目视觉检测的自动定位挂载系统的制作方法
【专利摘要】一种单目视觉检测的自动定位挂载系统，所述挂载系统由视频信号采集处理部分、控制部分、电机驱动模块和步进式电机组成；视频信号采集处理部分包括CCD摄像头和DSP核心板；控制部分包括CPLD芯片、GPS模块和近距离传感器定位模块；所述CCD摄像头与DSP核心板通过bnc线连接，DSP核心板与CPLD芯片相互连接，CPLD芯片与GPS模块通过串口相互连接通信，CPLD芯片与近距离传感器模块通过I2C协议连接通信，CPLD芯片输出端与电机驱动模块连接；电机驱动模块与步进式电机连接。本发明具有精确定位、简化算法和复杂度、提高系统准确性和稳定性等优点。
【专利说明】一种单目视觉检测的自动定位挂载系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种定位挂载系统，尤其是一种通过单目视觉检测方式进行自动定位的挂载系统。
【背景技术】
[0002]已知，定位挂载系统在军工国防、工业制造等领域都有很重要的应用，各个领域的研究人员也对定位挂载系统相关技术进行了很多研究。但此项技术在国内发展尚未成熟，传统的自动定位挂载系统主要分为三种，第一种:利用可视化界面进行人工定位挂载，这种系统虽然可以确保挂载准确性，但是依靠人手操作，不能完成自动挂载，工作效率较低；第二种:利用各种传感器进行定位的挂载系统，其优点是构造简单、复杂度低，缺点是鲁棒性较差，挂载精确度较差；第三种:利用视觉检测定位的自动挂载系统，利用摄像头采集图像信息进行定位挂载，这种方法的优点是挂载精确、鲁棒性强，缺点是实现复杂，而且只能进行近距离挂载。
【发明内容】
[0003]本发明目的在于提供一种挂载准确性高、系统稳定性强、利用单目视觉检测方法进行近距离定位挂载、利用GPS模块和近距离传感器定位模块进行较远距离定位控制的单目视觉检测的自动定位挂载系统。
[0004]为实现上述目的，采用了以下技术方案:本发明所述挂载系统由视频信号采集处理部分、控制部分、电机驱动模块和步进式电机组成；视频信号采集处理部分包括CCD摄像头和DSP核心板，视频信号采集处理部分进行图像采集和图像处理，利用单目视觉检测算法进行图像定位；控制部分包括CPLD芯片、GPS模块和近距离传感器定位模块，控制部分主要完成距离定位、解析DSP指令、各级中断控制以及控制电机驱动模块；所述CCD摄像头与DSP核心板通过bnc线连接，DSP核心板与CPLD芯片相互连接，CPLD芯片与GPS模块通过串口相互连接通信，CPLD芯片与近距离传感器模块通过I2C协议连接通信，CPLD芯片输出端与电机驱动模块连接；电机驱动模块与步进式电机连接，可进行受挂载系统控制的X、Y、Z各方向的相应移动，完成挂载任务。
[0005]所述挂载系统采用闭环控制系统，每次相应移动或挂载动作完成之后，都会通过CPLD芯片反馈给DSP核心板一个信号，使DSP核心板进行下一次的图像信息采集，直至挂载任务成功完成为止。通过图像信息的反馈，做到精准挂载，能够弥补电机以及机械结构不准确带来的误差，使整个系统更精确的完成挂载任务，提高了系统的准确性。大大降低了控制的复杂性，使系统可以脱离人工控制，完成自动挂载。
[0006]所述挂载系统采用实时控制方式，通过各类时间约束，确保了数据的实时性以及系统的工作效率；多级中断嵌套处理机制，确保了对紧急事件的优先处理以及挂载任务的安全完成。
[0007]与现有技术相比，本发明具有如下优点:[0008]1、基于单目视觉检测技术进行精细定位，在保证精确定位的同时简化了算法和实现的复杂度；
[0009]2、在无法检测到标记图像时，利用GPS模块和近距离传感器定位模块进行粗略定位，弥补了视觉定位系统不能远距离定位的缺点；
[0010]3、本发明采用闭环实时系统，通过数据反馈达到精细控制，自动完成相关挂载任务，通过时间约束，最小化差错率，提高了系统的准确性、可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明的结构框图。
[0012]图2是本发明的系统流程图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明做进一步说明:
[0014]如图1所示的本发明的结构框图中，本发明所述挂载系统由视频信号采集处理部分、控制部分、电机驱动模块和步进式电机组成；视频信号采集处理部分包括CCD摄像头和DSP核心板；控制部分包括CPLD芯片、GPS模块和近距离传感器定位模块；所述CXD摄像头通过bnc线与DSP核心板的VP接口相连，用于传输摄像头采集到的帧图像信息；DSP核心板与CPLD芯片相互连接，向CPLD芯片发送相关控制数据，CPLD芯片也向DSP核心板反馈控制信息；CPLD芯片与GPS模块通过串口相互连接通信，传输位置信息；CPLD芯片与近距离传感器模块通过I2C协议连接通信，传输位置信息；CPLD芯片输出端与电机驱动模块连接，电机驱动模块与步进式电机连接，CPLD芯片通过解析位置信息与图像信息，对电机驱动模块进行相应控制，从而控制电机完成相应的挂载任务。
[0015]所述挂载系统采用闭环控制系统，每次挂载动作完成后，通过CPLD芯片反馈给DSP核心板一个信号,使DSP核心板进行下一次的图像信息米集,直至挂载任务完成为止。
[0016]所述挂载系统采用实时控制方式，通过各类时间约束，确保了数据的实时性以及系统的工作效率；多级中断嵌套处理机制，确保了对紧急事件的优先处理以及挂载任务的安全完成。
[0017]如图2所示的本发明的系统流程图中，系统上电运行后，板卡端口初始化完成后，CXD摄像头开始采集图像信息，DSP通过vpO端口捕获图像信息，进行数字图像处理，然后对处理后的图像进行单目视觉检测，看能否检测到标记图像，如果不能检测到，则启动远距离定位模块，根据定位信息来控制电机驱动模块，直到能够检测到标记图像为止，然后根据标记图像的检测结果进行定位，看是否对准了标记图像的中心位置，如果没有对准就再并继续根据标记图像位置信息控制电机驱动模块进行X、Y、Z方向的相应移动，动作结束反馈数据给DSP核心板，重新采集图像定位，直到对准标记图像中心位置，最后进行挂载动作，并完成挂载任务。
[0018]以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种单目视觉检测的自动定位挂载系统，其特征在于:所述挂载系统由视频信号采集处理部分、控制部分、电机驱动模块和步进式电机组成；视频信号采集处理部分包括CCD摄像头和DSP核心板；控制部分包括CPLD芯片、GPS模块和近距离传感器定位模块；所述CXD摄像头与DSP核心板通过bnc线连接，DSP核心板与CPLD芯片相互连接，CPLD芯片与GPS模块通过串口相互连接通信，CPLD芯片与近距离传感器模块通过I2C协议连接通信，CPLD芯片输出端与电机驱动模块连接，电机驱动模块与步进式电机连接。
2.根据权利要求1所述的一种单目视觉检测的自动定位挂载系统，其特征在于:所述挂载系统采用闭环控制系统，每次挂载动作完成后，通过CPLD芯片反馈给DSP核心板一个信号，使DSP核心板进行下一次的图像信息采集，直至挂载任务完成为止。
3.根据权利要求1所述的一种单目视觉检测的自动定位挂载系统，其特征在于:所述挂载系统采用实时控制方式。
【文档编号】G05D3/12GK104020784SQ201410216121
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月21日 优先权日:2014年5月21日
【发明者】郭希娟, 王玉镇, 刘洋 申请人:燕山大学