基于立体视觉的工件识别与定位系统研究

针对生产过程中工件等弱纹理目标的自动识别、定位问题,建立了基于立体视觉的工件识别定位系统,研究了基于改进形状描述符、轮廓矩特征、子轮廓的弱纹理目标识别算法,避免了局部不变量特征难以识别弱纹理目标的问题,应用对极线约束、双目测距原理及姿态计算方法完成目标的三维姿态估计。结合OpenCV视觉库及机器人控制系统实现工件识别定位实验系统的软件开发,经实验验证本系统能够实时准确地识别定位弱纹理工件并进行抓取。     

基于视觉引导的工业机器人定位抓取系统设计

以美国国家仪器公司的视觉开发模块NI Vision为软件支撑和以ABB-IRB120型机器人,摄像机和传送带为硬件基础,对视觉识别与检测系统进行了模块化设计,构建了一个基于单目视觉的工业机器人工件自动识别和智能抓取系统,其中ABB-IRB120型工业机器人作为操作手臂,用CCD相机、运动控制器和工控机搭建了机器人视觉控制平台,通过建立抓取系统的参数化模型给出图像坐标到机器人坐标的转换算法,利用NI Vision中提供的图像处理、模式匹配等方法,在C#环境下进行开发,实现了目标定位和机器人控制两大基本功能,最终控制机器人完成目标工件的抓取。     

基于信号强度与超声波测距的室内定位系统

基于射频信号强度及超声波测距原理,提出了一种射频与超声结合的室内网格定位方法与系统。定位区域划分为N个块,每个块由M个方格组成。每个块的中心以及每个方格的4个角上均安装1个带有无线通信功能和可测出信号强度的超声波测距模块构成的定位基点。移动目标首先向每个块的中心定位基点读取信号强度值,根据信号强度值确定出移动目标在哪个块内,然后对这个块的各定位基点发送同步信号和超声波,得该块各定位基点的超声波测距值,这些距离值经移动平均滤波法滤波后,计算出移动目标在定位区域内的精确坐标。移动目标将计算出的坐标数据通过无线通信上传到上位机显示、处理及保存。实验结果表明,显著降低了能耗,且定位偏差不大于5 cm。     

带有炸点识别的图像采集系统设计

针对大范围炸点三维坐标图像测量过程中相机准确采集图像的问题,设计了可用于炸点识别的图像采集系统,以面阵相机采集到的图像数据为源信号,设计相应的算法自动识别炸点目标,从而为后续的图像采集及处理提供依据。设计了面阵相机图像采集的硬件,给出了炸点目标检测和识别的图像处理算法。实验验证表明,设计的算法可有效识别炸点图像中的火光、烟雾等信号。所研究的自动识别炸点目标图像采集算法和硬件,能减少相机存贮空间,提高靶场测试效率。     

面向机械分拣系统的电子元件自动识别算法

为了提高电子元件机械分拣系统的效率,提出一种电子元件参数图像自动识别算法。利用矩形分割处理电子元件参数图像,通过黑、白色号标记特征修正图像灰度形态。计算图像横纵坐标、摄像机感光阵列、连接机器坐标与摄像机坐标,获得电子元件参数图像的具体坐标系。拟合坐标系内灰度值导数差值与图像像素点信息,得到元件边缘轮廓信息。凭借多项式差值拟定坐标系点集的差值,确保梯度幅值在区间中存在极大值。利用依靠梯度方向法明确元件参数图像素点大致分布,最后利用核分类器构建监督机器学习模型,引入拉格朗日乘子计算参数图像像素坐标点位置,实现图像自动识别。实验证明,该方法能够精确识别图像内的电子元件位置,且识别效率高。     

装备移动物联网仪表的区域通信信息自动化实时定位

现有的区域通信信息自动化定位方法难以保证通信信号在传输过程中的完整性,导致信息节点定位误差较大,为提高实时定位精度,设计装备移动物联网仪表的区域通信信息自动化实时定位方法。重构移动物联网区域通信信号,依据流程分别获取区域通信的信号参量,并基于噪声影响判定信号重构的损耗。计算信息节点坐标,在三维空间坐标中计算模糊节点与目标节点之间的距离,通过锚节点的运动速度与方向,计算并更新节点位置坐标。设计区域通信信息实时定位算法,通过修正因子计算无效节点,实现区域通信信息的自动化实时定位。测试不同算法定位性能,通过实验结果可知,装备移动物联网仪表的信息定位算法在传感器感知半径为0.6,信息节点的数量为30,传感器数量为40时,信息定位误差均低于其他三种算法,可见该方法的区域通信信息定位精度更高。     

多基地周视红外搜索系统的目标定位与精度分析

针对周视红外搜索系统对目标的搜索定位问题,提出了一种新的目标定位模型,推导了定位误差公式.在建立这种目标定位模型的推导过程中,分析了影响目标搜索定位的主要因素,如搜索站站址误差,各站对目标定位的方位角误差、俯仰角误差以及目标距离等.采用矩阵分析并利用提高数据冗余的方法推导了目标的三维坐标及相对各搜索基地的距离值的表达式,由此加快了计算目标定位误差的处理速度.最后,通过仿真试验并利用定位误差的三维几何分布(GDOP)图分析了三站、正方形四站、菱形四站及五站模式的周视搜索系统对目标的定位误差及分布规律.结果表明,针对周视红外搜索系统,这种新的算法中正方形四站模式与其它几种模式相比具有最高的精度.     

基于RGB-D图像的机器人无标定视觉定位

针对柔性生产单元工业机器人轴孔装配任务中工件的识别和定位,提出一种能适应小批量多规格装配任务的工业机器人无标定视觉定位方法,减少了因复杂的标定过程和工况变化造成的设备停机而消耗的时间。基于深度图像设计了图像处理和特征识别算法,完成了目标工件最小外接矩角点坐标的提取。通过深度图像数据和机器人之间的坐标转换关系计算得出运动控制参数,驱动机器人完成粗定位。运用霍夫圆检测算法从彩色图像中提取待装配圆孔的几何参数,进而驱动机器人完成二次定位。实验结果表明,该方法的定位精度稳定在0.6mm～1.2mm之间,基本满足后续装配过程对定位误差的要求,可用于多规格、小批量轴孔装配过程中目标的识别和定位。     

一种小型无人机无源目标定位方法及精度分析

为了提高小型无人机无源目标定位的精度,设计了一种新的目标定位算法。首先确定目标定位过程中的坐标转换关系并推导出视轴角的计算模型;然后,利用光电侦察平台锁定跟踪目标的特性,提出了对同一目标点多次测量的目标定位框架,建立了系统状态方程和测量方程,考虑到测量方程的非线性,将无迹卡尔曼滤波应用于目标位置估计;最后,针对加性高斯白噪声的非线性目标定位系统,推导出理论上的定位误差的克拉美-罗下限。仿真结果表明,该算法具有较高的目标定位精度,滤波器估计误差均方差已逼近非线性系统的克拉美-罗下限。现场试验结果表明,在离地面约1000 m的空中,无人机对地面目标定位精度可达8.1 m。该算法易于部署,可操作性强,具有较大的实用价值。     

基于无线通信的智能集装箱监测系统设计

设计了一种采用高低频无线通信的方式来实现集装箱监测的系统.概述了系统的结构,介绍了整个系统的硬件、软件设计及系统的低功耗和邻道干扰的解决方法.采用霍尔传感器来检测门开关状态,并在单片机中对采集到的信号进行分析和处理,实现了集装箱状态的无线监测,并自动识别和判读集装箱的安全状态,确保集装箱货物运输的安全.     

基于图像处理的机器人目标识别与定位系统

为实现移动机器人对目标的导引,提出了一种简单有效的方法。机器人视觉系统的关键技术是对目标实时、准确的提取,而目标提取的实质是图像分割。该文介绍了一种基于色彩空间参照表的适用于机器人视觉系统目标提取的图像分割算法,通过图像处理计算出主动目标图像特征的质点来实现对目标的定位,利用神经网络建立了目标从图像空间到摄像机空间的坐标对应关系,从而对空间运动目标进行了定位。仿真结果也验证了该方法的有效性和可行性。     

基于直线不变性的自修正光靶标

为了减小视觉坐标测量系统中特征点圆心像面投影坐标计算的误差,以改善系统的测量精度,提出了一种利用透视投影变换的直线不变性对其进行修正的新型光靶标。传统的误差减小方法是提高特征点的像边缘检测的精度,或者对特征点像面轮廓椭圆拟合的数学模型进行修正,算法复杂、适应性较差,且对精度的改善也达到了瓶颈。仿真试验表明,基于直线不变性的新型光靶标支持特征点-对应像面位置自动识别,较有效地修正了特征点圆心像面投影坐标计算的误差。     

机载GPS测量定位技术研究

为了得到侦察目标的大地坐标以及引导载机捕捉已知目标,提出了机载GPS测量定位方法.应用GPS技术,获取载机及已知目标的位置信息,利用齐次坐标转换方法进行定位引导过程的坐标转换,从而得到目标定位引导数据.通过实验对机载GPS测量定位方法进行了检验.实验结果表明:定位精度达到了30 m,引导精度为2°.用蒙特卡洛法对实验误差进行了分析并得到了精度误差范围,其结果在期望的误差范围内,表明机载GPS测量定位技术具有一定的实用和推广价值.     

轮毂跳动自动检测机

轮毂跳动自动检测机是一台用于动态测量轮毂轴向、径向跳动的检测设备,主要由高精度主轴、快速简捷的装卡机械、双坐标精密位移定位及测量机构、计算机控制系统组成。该设备有以下特点：1． 可输入被测车轮的技术参数,并可随时存取、修改。2． 操作者选择被测车轮规格后,内侧胎圈座测量头及外侧胎圈座测量头自动调整位置（包括轴向高度及距轴心的径向距离）,不需人为调整。测量过程中,系统自动识别测量位置是否正确。3． 人工装卡被测车轮后,测量过程自动进行。4． 自动对测量数据进行采集处理,可计算内外胎圈座的轴向、径向跳动值及…     

基于熵理论的集装箱码头装卸设备故障状态不确定性研究

结合集装箱码头装卸设备系统运行机理,基于系统科学中的熵理论,从状态不确定性的角度对设备故障状态进行研究,分析设备故障状态不确定性的计算方法,提出以设备故障状态对设备组成系统造成的结果价值为目标的集装箱码头装卸设备故障状态评价模型,计算了以结果价值为参数的集装箱码头装卸设备故障状态的熵,并应用于实际算例。验证了熵理论在研究集装箱码头装卸设备故障状态的可行性,以及结果价值参数在判断设备故障状态中的作用。     

多基地周视红外搜索系统的目标定位模型与精度分析

对周视红外搜索系统提出了一种新的目标定位模型,并推导了定位误差公式。研究了周视红外搜索系统中目标搜索定位的影响因素,包括搜索站站址误差,各站对目标定位的方位角误差、俯仰角误差以及目标距离等因素。采用矩阵分析方法推导了目标的三维坐标及相对各搜索基地的距离值。采用定位误差的三维几何分布（GDOP）图分析了三站、正方形四站、菱形四站及五站模式的搜索系统对目标的定位误差。仿真实验结果表明,与其它定位模型相比,这种针对周视红外搜索系统的四站正方形目标定位模型具有较高的准确度。     

基于坐标孔的翼肋柔性装配协调方法

为保证翼面类部件外形的装配准确度,研究了以坐标定位孔为协调定位基准的内定位装配方式对装配准确度的影响。对比分析传统翼肋产品的外形定位方式的协调方法,根据以坐标定位孔为协调定位基准协调外形轮廓过程中的优势,提出了一种翼肋柔性装配方法,设计了翼肋定位执行末端,在虚拟环境下进行了柔性定位仿真验证。结合飞机数字化制造流程,分析其装配协调过程,计算以坐标孔为协调基准的外形尺寸误差。某型飞机前缘襟翼的柔性装配实例表明：柔性定位单元结构简单,成本较低,翼肋柔性装配准确度完全满足外形精度设计要求。     

基于MSP430单片机的GPS定位系统设计

本文介绍了全球卫星定位系统GPS的概念,设计了基于MSP430单片机的GPS定位系统,主要用于地点的三维定位,系统拥有的功能有目标的坐标定位,并通过压力传感器矫正高度坐标,带有时间和温度的显示和存储,并提供了流行的USB接口,方便了系统和其它设备相连,扩展了系统的功能和应用范围,也可进行软件的升级.     

面向PID控制和仿真优化的集装箱码头作业调度

鉴于现有运筹、仿真和优化方法应用于集装箱码头物流系统时均有一定的局限性,基于计算思维,将自动化科学中经典的微观PID控制机制和复杂系统研究中颇具前途的基于仿真的优化方法相结合,提出面向集装箱码头物流系统较为完备的作业调度计算体系和资源分配计算模式(其中调度策略和目标函数均基于PID控制思想进行定义),从而在允许的决策时间范围内获取动态不确定环境下港口计划调度的高质量多目标满意解。通过一个集装箱枢纽港的生产实例,对定义的PID调度算法(融合了处理器软亲和性策略)进行了参数整定计算实验,通过能力、任务延迟、资源利用和负载均衡等方面综合评估了参数优化后算法的性能,并给出了相应的结论。     

基于最小外接矩形的SOP贴片元件的定位识别

针对SOP封装贴片元件的成像特点,为了限制目标区域的数量,减少计算元件角度的运算量,首先采用基于最小外接矩形算法快速获取目标区域的中心坐标、近似面积及近似周长,以矩形面积和周长为限制条件搜索出目标矩形并计算出元件实际中心;然后结合基于邻接矩阵的搜索算法搜索出单排目标矩形的中心;最后通过最小二乘法拟合直线计算出元件的角度。该方法简单高效,有效地减少了元件识别过程中的运算量。实验结果表明,该算法在保证对SOP元件高精度定位的同时,可实现高效率的贴装。