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          自動(dòng)擦窗機(jī)視覺(jué)定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

          作者: 時(shí)間:2012-03-21 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          摘要:介紹了一種中利用雙進(jìn)行精確的方法,對(duì)中的“十”字線發(fā)生器電路作了詳細(xì)闡述,同時(shí)簡(jiǎn)要介紹了精確原理。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/168262.htm

          關(guān)鍵詞: 定位 “十”字線發(fā)生器

          在高大建筑的控制中,擦窗機(jī)與視擦洗單元的相對(duì)位置的確定是一個(gè)必須解決的關(guān)鍵技術(shù)。這個(gè)相對(duì)位置確定的過(guò)程分為兩個(gè)步驟,第一步是擦窗機(jī)找到被擦先單元;第二步是擦窗機(jī)找到被擦洗單元后,精確地確定擦窗機(jī)與被擦洗單元的相對(duì)位置,為擦窗機(jī)自動(dòng)擦洗提供必要的數(shù)據(jù)。在我們的擦窗機(jī)中,這兩具步驟是通過(guò)兩套視覺(jué)系統(tǒng)協(xié)調(diào)完成的。在擦窗機(jī)上有一個(gè)普通攝像頭和一個(gè)CCD攝像頭,普通攝像頭的信號(hào)連接到一黑白監(jiān)視器上,黑白監(jiān)視器上有一個(gè)固定的白色或黑色的“十”字線,地面操作員可以通過(guò)黑白監(jiān)視器手動(dòng)控制擦窗機(jī)找到被擦洗單元,并能通過(guò)監(jiān)視器上的“十”字線與被擦洗單元的邊緣對(duì)準(zhǔn)來(lái)初步確定擦窗機(jī)與被擦洗單元的相對(duì)位置,位置誤差范圍不超過(guò)50mm;然后精確定位系統(tǒng)開(kāi)始工作,把CCD攝像頭信號(hào)通過(guò)圖像采集卡轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理后例能確定擦窗機(jī)與被擦洗單元的精確位置,定位誤差范圍不超過(guò)3mm。整個(gè)視覺(jué)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是“十”字線的產(chǎn)生和視覺(jué)系統(tǒng)確定位算法。下面將對(duì)“十”字線的產(chǎn)生進(jìn)行詳細(xì)闡述,并簡(jiǎn)要介紹視覺(jué)系統(tǒng)精確定位原理。

          1 “十”字線發(fā)生器的

          視覺(jué)監(jiān)視器上的“十”字線是通過(guò)“十”字線信號(hào)發(fā)生器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該“十”字線滿足如下條件:(1)“十”字線位于監(jiān)視器的中央;(2)長(zhǎng)度達(dá)到監(jiān)視器邊框的三分之二,線寬度為一個(gè)像素點(diǎn)的寬度;(3)“十”字線穩(wěn)定,不閃爍變形。“十”字線信號(hào)發(fā)生器的電路原理框圖如圖1所示。在圖1的方案中,從普通攝像頭來(lái)的電視信號(hào)被同步分離,得到場(chǎng)同步頭(V-sy)和行同步頭(C-sy)兩個(gè)信號(hào)。場(chǎng)同步頭用于啟動(dòng)一個(gè)計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)器以行同步頭為計(jì)數(shù)脈沖,計(jì)數(shù)輸出接入一個(gè)組合邏輯電路,當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到某一特定值時(shí),控制電路輸出一個(gè)選通脈沖,使其在規(guī)定的行(顯示“十”字線的那些行)可以得到選通(稱(chēng)全選通脈沖);同地,在顯示“十”字的橫線那一行得到另外一個(gè)選通脈沖(稱(chēng)中間行選通脈沖)。

          “十”字線發(fā)生器的電路如圖2所示。圖中,LM1881是行、場(chǎng)同步頭分離器件。它把從普通攝像頭來(lái)的視頻信號(hào)分離出行同步頭和場(chǎng)同步頭。在每一場(chǎng)中,計(jì)數(shù)器CD4040在場(chǎng)同步頭結(jié)束時(shí)對(duì)行同步頭進(jìn)行計(jì)數(shù)。GAL16V8對(duì)計(jì)數(shù)輸出進(jìn)行譯碼,以判斷是否應(yīng)當(dāng)顯示“十”字。當(dāng)?shù)竭_(dá)規(guī)定行時(shí),GAL16V8的SEL端將輸出一全選通脈沖,選通中間行脈沖發(fā)生器和點(diǎn)脈沖發(fā)生器,這兩個(gè)脈沖發(fā)生器是通過(guò)兩片單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)延時(shí)電路74HC423實(shí)現(xiàn)的。一旦來(lái)了個(gè)行同頭來(lái),將觸發(fā)74HC423(1)的延時(shí)功能,并在其輸出端Q2得到滯后于行同步頭T1、寬度為T(mén)2的中間行脈沖Wide。這個(gè)脈沖被送入GAL16V8,同時(shí)觸發(fā)74HC423(2),產(chǎn)生一個(gè)滯后于中間行脈沖T4、寬度為T(mén)3的點(diǎn)脈沖Narrow,經(jīng)GAL16V8選擇輸出最終的“十”字線信號(hào)脈沖。“十”字線產(chǎn)生時(shí)序如圖3所示。以我們選用的日本松下公司的黑白監(jiān)視器為例,其掃描線為525行,采用NTSC制式,隔行掃描。因此對(duì)于整屏需掃描262次,當(dāng)掃描行為131時(shí),輸出中間行脈沖,顯示“十”字線的橫線;從第40行開(kāi)始,至220行為止,輸出全選通脈沖,顯示“十”字線的豎線。視頻疊加電路如圖4所示,Cross IN(與圖2中的Cross OUT為同一信號(hào))為“十”字線信號(hào)的輸入端。輸入脈沖為負(fù)極性,無(wú)“十”字時(shí)為高電平,有“十”字時(shí)在需要顯示的位置加負(fù)脈沖。Cross IN為高電平時(shí),D1導(dǎo)通P,1截止,輸入視頻信號(hào)R4、R5輸出;負(fù)脈沖到來(lái)時(shí),D1截止,P1飽和導(dǎo)通,P1射極電位比集電極電位高。該脈沖反向加到電視圖像信號(hào)中,以達(dá)到圖橡疊加的目的。

          2 擦窗機(jī)的精確定位

          擦窗機(jī)的精確定位算法包括圖像處理算法,如圖像分割、邊緣提取以及坐標(biāo)系間的位姿轉(zhuǎn)換計(jì)算等,限于篇幅,本文對(duì)此僅作簡(jiǎn)要介紹,詳細(xì)闡述見(jiàn)參考文獻(xiàn)[1]。圖5所示為攝像機(jī)模型,坐標(biāo)系OXYZ固定在機(jī)器人上,坐標(biāo)系oxyx為攝像機(jī)坐標(biāo)系,xoy為像平面,w為物點(diǎn),(X,Y,Z)為其在OXYZ坐標(biāo)系中的坐標(biāo),c為像點(diǎn),(x,y,z)為其在像平面內(nèi)的坐標(biāo),wh和ch之間采用矩陣表示為:Ch=Awh;其中,wh為w的齊次坐標(biāo),ch為像點(diǎn)c的齊次坐標(biāo),A為從坐標(biāo)系OXYZ到像oxyz的變換矩陣。反解可得物點(diǎn)坐標(biāo)(X,Y,Z)與像點(diǎn)坐標(biāo)(x,y,z)及物距z之間的關(guān)系。



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