医药大输液可见异物自动视觉检测方法及系统研究

对比现有医药大输液药品可见异物人工检测方法,在线视觉自动检测具有巨大优越性,为此,本文设计了一套用于医药瓶内药液异物检测的视觉系统.首先研究了检测系统的机械与电气控制结构,开发了面向高速高精度医药生产线的图像获取装置;然后,基于图像中药液内异物运动轨迹的连续性,利用序列图像提取出图像中的运动信息,在此基础上,使用改进的Mean shift跟踪算法实现了可见异物的检测识别;最后选用100ml葡萄糖大输液进行在线测试,检测系统分辨率达到了国家药典的检测要求,系统运行准确率近95%,在线自动化视觉检测方法能很好满足医药生产线的要求.     

双绕组无刷直流电机容错控制系统的实现

针对空间机械臂关节电机伺服系统的可靠性和关节体积重量的矛盾,分析了3种典型空间机械臂关节电机驱动系统的可靠性,确定了机械臂关节电机采用双绕组无刷直流电机结构的方案,建立了双绕组结构无刷直流电机数学模型,设计了双绕组结构无刷直流电机驱动控制系统和容错控制策略,研制了双绕组结构电机关节伺服系统控制平台,进行了容错控制实验和关节位置伺服控制实验.实验结果表明:在重量和体积要求苛刻条件下,采用双绕组结构无刷直流电机伺服系统设计方案,不仅可提高关节的集成度和可靠性,而且没有降低关节位置伺服跟踪性能.     

基于神经网络的医药微弱异物视觉检测机器人

提出了一种基于神经网络的医药大输液中可见异物视觉检测方案。首选设计了视觉检测机器人的异物检测方案和光机电一体化系统,采用高速CCD传感器采集到图像序列;然后采用均值滤波方法对图像序列滤波,消除随机噪声;再通过快速傅里叶变换(FFT)相位相关算法实现图像序列的配准,弥补机械抖动引入的像素偏移;最后,通过BP神经网络完成微弱异物与瓶体背景的分割,并统计异物的大小与数量,完成医药输液中可见异物的高速高精度检测。实验结果表明,设计的方案异物检测精度达50μm,异物正确率达99.7%,满足高速医药生产线在线实时检测需求。     

一个可重复使用的创作抓取的软件

为了使机器人专家容易掌握机器人抓取技术,Energid正在开发一个图形用户界面(GUI)的工具和可重复使用的软件工具箱,该工具箱包括轻松地创作抓取和快速搜索抓取算法。该方法是通用的,可以应用于任何机器人的手,所有类型机械臂和移动式平台。本文介绍了如何用Energid的系统软件和方便的人机界面创作抓取动作,用新的方式来约束机器人的手,和实时仿真的抓取的过程。特别强调:在创作抓取得过程中,整合使用了力的控制。力的控制包括各种控制算法,这些算法可适用于不同种类的力/力矩传感器;基于视觉的跟踪,提供物体识别和从数据库中抓取的自动选择(视觉系统提供3维跟踪引导抓取的过程)。模拟和硬件验证的研究使用的是Schunk的SDH的手和LWA手臂。     

视觉伺服在机械臂动态跟踪抓取中的应用

对移动目标的抓取问题是当前机器人抓取领域的一个关键性问题.针对三维空间的跟踪抓取任务,首先确定了视觉伺服控制的基本方法;然后设计了基于几何粒子滤波的视觉跟踪技术,实现对动态物体的连续跟踪;最后,设计了基于位置的视觉伺服跟踪抓取控制器,并通过试验验证了所提方法的有效性。     

基于PSO-BP神经网络的分拣机器人视觉反馈跟踪

针对分拣机器人视觉反馈跟踪精度差、耗时较长的问题,研究基于粒子群算法-反向传播(particle swarm optimization-back propagation, PSO-BP)神经网络的分拣机器人视觉反馈跟踪方法,以提升视觉反馈跟踪效果。依据分拣机器人的视觉反馈信息,建立分拣机器人运动学模型,并求解分拣机器人机械臂输出位置和输入位置的误差函数;利用PSO算法优化BP神经网络的权值与偏置;在权值与偏置优化后的BP神经网络内,输入误差函数,预测分拣机器人视觉反馈跟踪控制量;利用预测视觉反馈跟踪控制量,在线调整增量式比例-积分-微分(proportional-integral-derivative, PID)的参数,输出高精度的分拣机器人视觉反馈跟踪控制量,实现分拣机器人视觉反馈跟踪。实验结果表明,该方法可有效视觉反馈跟踪分拣机器人机械臂的关节角;存在干扰情况下,在运行时间为10 s左右时,阶跃响应趋于稳定;有干扰情况下,视觉反馈跟踪的平均误差为0.09 cm,耗时平均值为0.10 ms;无干扰情况下,平均误差为0.03 cm,耗时平均值为0.04 ms。     

基于双目视觉的支柱绝缘子目标识别与定位研究

变电站绝缘子因其表面极易受潮湿天气的影响出现污秽导致变电设施发生闪络事故,这直接关系到变电站供电的稳定性。因此,有必要研发带电作业机器人实现对支柱绝缘子的清洗,保障电力系统稳定运行。设计了基于双目视觉的绝缘子清洗机器人,完成了双目视觉系统对目标绝缘子的识别与定位。使用YOLOv4-tiny深度学习网络算法对支柱绝缘子与法兰目标进行识别检测,检测准确率达92.29%。基于立体匹配对摄像机采集图像中的目标物体上的点对进行搜索,获取目标绝缘子深度信息并对绝缘子目标点进行三维重建。实验结果显示,目标点的平均深度误差为0.73 cm,精度满足机械臂抓取需要。针对后续机械臂的夹持清洗任务,建立绝缘子视觉观测模型,获取相机观测角,通过ROI区域对绝缘子盘轮廓进行提取,利用最小二乘法对绝缘子伞裙边进行椭圆拟合,对绝缘子伞裙边缘信息检测,可实现对机械臂末端干冰喷头倾角调整,进而完成对绝缘子盘凹壑进行精准清洗。     

五自由度机械臂的运动学建模和轨迹规划研究

为改善三次多项式插值算法在机械臂运动过程中由于角速度和角加速度变化曲线的突变情况导致的关节抖动、 运动轨迹偏差现象,提出对机械臂的各关节运动轨迹采用七次多项式插值算法进行规划.以五自由度机械臂为研究对象,选择改进型 DＧH 法 (DenavitＧHartenberg)构建运动学模型.仿真结果显示,采用七次多项式插值算法,所得关节运动轨迹光滑连续、无突变,提升了机械臂的运动精确性,减少了抖动对硬件造成的损耗,具有一定的应用价值。     

基于数字图像处理的电力线异物识别方法研究

针对架空线路异物搭挂的潜在威胁,本文提出一种快速识别航拍图像中异物的方法.首先运用直线段检测(LSD)算法从预处理后的图像中提取电力线,并基于架空导线上异物特征设计针对异物的识别算法,提取导线异物;接着对其进行边缘检测,提取缺陷画框并在巡检图像中标识;最后,通过多组样本数据对算法实用性能进行评估.实验结果表明,该方法能...     

基于图像识别的机械臂抓取系统

本文设计了一款基于FPGA控制的六自由度机械臂抓取系统,可通过对某区域内的图像处理进行智能识别,经过FPGA实时动作规划抓取指定物体,为保证机械臂的运行安全性,整个系统可由语音识别模块来控制。本系统可以实时显示操作台上的情况,用户可通过语音控制来实现抓取功能,经过多次优化、完善和软硬件联合调试,最终实现所需功能。本系统适用于自动化的工业生产流水线中对残缺产品的选取,或者不同产品的分类分拣,旨在提高工厂的运行效率,节省工厂运营成本,增强企业的竞争力。     

基于LabVIEW的二自由度串联机械手轨迹跟踪控制

以平面二自由度串联机械手为研究对象,基于LabVIEW平台以及应用PID算法来进行对机械手的轨迹跟踪控制。该系统以NI CompactRIO平台和PC机构筑了系统硬件平台,采用LabVIEW图形化编程语言进行控制软件的编程和建立人机交互界面,来实现机械手预定轨迹跟踪控制功能。通过对现实中二自由度机械手的实验,在LabVIEW的前面板窗口中获得了机械手末端的转角误差曲线。实验结果表明,所设计的平面二自由度机械手轨迹跟踪控制效果良好,能够满足工业现场控制要求。     

一种电子凸轮轨迹跟踪控制方法

以电子凸轮为研究对象,提出一种轨迹跟踪控制方法。阐述了电子凸轮运动规律,在此基础上基于3次非均匀B样条曲线给出了一种凸轮曲线设计方法。为提高凸轮轨迹跟踪精度,设计了模糊滑模迭代控制器。迭代学习控制算法可用于实现目标轨迹的跟踪;模糊控制和滑模控制则可以提高电子凸轮的收敛速度与鲁棒性。滑模控制器处理轨迹偏差及其变化率;模糊控制器对滑模输出进行模糊化和解模糊化处理;通过实时控制调节迭代学习控制器的增量得到理想的轨迹跟踪效果。针对基于伺服电机的电子凸轮,控制系统给出了具体硬件架构。通过实验验证表明,模糊滑模迭代控制算法能够满足电子凸轮对轨迹跟踪精度与鲁棒性的要求,电子凸轮能够有效取代传统的机械凸轮机构。     

一种索支撑柔性结构轨迹跟踪控制方法

大型射电望远镜馈源支撑结构采用六根柔索驱动馈源舱完成大范围高精度扫描跟踪的创新设计方案.针对该柔性结构非线性、大滞后、多变量耦合的特点,提出了一种双模糊控制和干扰观测器相结合的控制算法来实现馈源轨迹跟踪策略.这种新方法通过构造干扰观测器来观测柔性结构的各种干扰,并根据观测到的干扰信息进行补偿以抑制干扰对系统的影响;同时引入带有比例积分校正环节的双模糊控制器来实现馈源舱轨迹跟踪,通过调整因子来优化控制规则.仿真结果表明,该控制算法不仅能满足对轨迹跟踪精度要求,而且具有较强的鲁棒性.     

轨迹跟踪伺服系统的鲁棒复合控制

针对控制输入饱和受限且带有未知扰动的电机伺服系统,提出一种实现曲线轨迹准确跟踪的鲁棒复合控制方案。该方案引入一个参考信号生成器和一个扩展状态观测器,其中参考信号生成器可根据目标轨迹信号构造出对应的状态量,扩展状态观测器用于对系统的状态量和扰动进行估计,采用反馈与前馈相结合构成最终的控制律。利用Lyapunov理论对闭环系统的稳定性进行了严格分析。在MATLAB中进行了仿真研究,随后在一个DSP控制的永磁直线电机二维伺服平台进行了试验验证。结果表明:所提的控制方案能在轨迹跟踪任务中取得优越的瞬态性能和稳态准确性,而且对目标轨迹和扰动的幅值差异具有较好的鲁棒性。     

无刷直流电动机二阶离散平滑滤波器位置伺服控制

A novel position servo controller for a brushless DC motor was designed based on the improved second discrete smooth trajectory filter. The output of the filter is suitable for the feed-forward control for the servo system, especially for the second order system, which guarantees minimum time response and smooth trajectory tracking. Based on the second order model of the Brushless DC motor, the cascade servo control of the brushless DC motor was implemented upon the second discrete filter algorithm. The outer-loop of the whole control system was realized by the second discrete filter, and the inner-loop used the traditional PI current controller. It has the integrative merits of linear and nonlinear control methods. Moreover, a load torque observer was advanced to enhance the anti-disturb ability of the servo system when the brushless DC motor running with the motor parameters change and/or external load variation. The proposed control method can obtain the excellent position tracking performance and a good speed response ability. Simulation and experiment results show that the control scheme is valid and effective.     

基于VC++的数字万用表数字识别方法

为实现工业相机提取数字万用表图像数字信息，提出了一种针对数字万用表数字识别的识别方案。该方案基于VC++平台首先对采集的彩色图像进行预处理，包括数字区域截取、图像灰度化、平滑处理；紧接着提取识别目标的边沿轮廓，使用方法包含基于直方图的自适应分段线性变换、灰度图像的非线性拉伸、Canny算法、5邻域方向预估边界跟踪与断点补偿；最后使用交线法实现数字识别。实验结果表明，该方案识别效果好、快速简单、具有较高的实用价值。     

Image‐based visual target following for a nonholonomic wheeled mobile robot with a single fixed camera

This paper addresses the problem of visual target following for a nonholonomic wheeled mobile robot with a single fixed camera. For the problem, we propose a control scheme composed of vision‐based trajectory planning and tracking control. We present online trajectory planning based on image‐based visual servoing. The key idea is to compensate the target object motion. In particular, we focus on visual feature motion resulting from the target object motion. Tracking control to the generated trajectory can therefore achieve visual target following precisely even if the target object is moving. Our proposed scheme can be applied to, e.g. robotic systems for autonomous guard and observation. The effectiveness of the control system is evaluated experimentally. © 2012 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

绳驱动空中机械臂的自适应分数阶终端滑模控制

针对集总干扰下绳驱动空中机械臂关节空间内高精度轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于时延估计技术的自适应鲁棒控制策略。在控制框架中,引入时延估计技术来补偿系统未建模特性、外界扰动及动力学耦合效应;采用分数阶非奇异终端滑模面来加快系统状态量的收敛速度和保证轨迹跟踪控制的精度;添加自适应律来增加控制器的鲁棒性。同时,基于李雅普诺夫稳定性理论分析了闭环系统的稳定性。最后,通过可视化仿真和地面试验对本文所设计控制器的有效性进行了验证,结果表明：与其他两种控制器相比,本文控制器具有较高的轨迹跟踪精度、较好的鲁棒性和较强的抗干扰能力。     

运动目标检测与跟踪中FPGA的应用

运动目标检测与跟踪需要处理大量的视频数据,FPGA并行处理的工作方式和可重复执行多任务的能力,使其在视频数据运算与处理中能够发挥很大作用。讨论了FPGA结合DSP实现目标检测与跟踪的技术方案,重点研究了以FPGA构建图像预处理环节中处理器的设计方法。仿真和实验结果表明,基于FPGA的处理器能够完全满足图像预处理中运算量大、重复性强、速度高的要求,有效地缓解了DSP在后续的目标检测与跟踪中数据运算处理的压力,使得系统更加实时、准确、高效。     

视觉与二维激光雷达的目标检测方法

为了改进单一传感器对目标物体的检测范围小、检测特征少以及检测准确率较低的问题,提出一种视觉与二维激光雷达的目标检测方法。在视觉检测方面提出一种改进的GoogLeNet算法实现视觉对目标物体的识别,该方法相比GoogLeNet算法在对6种目标物体的识别准确率上提高了0.7%。在二维激光雷达检测方面采用欧氏聚类算法对二维激光雷达的点云数据聚类,接着使用RANSAC算法对聚类簇中的数据点进行筛选,最后使用卡尔曼滤波算法对目标物体的位置进行预测,实现二维激光雷达在特定平面上360°对目标物体进行跟踪检测和定位。实验结果表明,该方法使得移动机器人扩大了检测范围、增加了检测特征并提高了识别准确率。