基于攝像頭的激光光斑跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著我國鐵路事業(yè)的發(fā)展，尤其是近十年來高速鐵路的出現(xiàn)，對沿線的軌道質(zhì)量提出了更高的要求，其中軌道的高低平順度關(guān)乎著列車行車的安全。由于目前的軌道高低平順度檢測的效率漸漸的不能滿足實際的需要，而且現(xiàn)有的軌道高低平順度的檢測系統(tǒng)大都精確度偏低、系統(tǒng)的設(shè)備檢修率較高且設(shè)備昂貴，所以在認(rèn)真分析了現(xiàn)有的軌道高低平順度的檢測方法和查閱了大量的文獻的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種計算機視覺結(jié)合激光非接觸式測量的方法，對軌道的高低平順度進行檢測。
　　 本

2、論文設(shè)計的思想是:利用圖像處理技術(shù)得到激光光斑中心的像素坐標(biāo)，通過數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)，將中心像素點坐標(biāo)的變化量轉(zhuǎn)化成攝像頭需要移動的實際位移量，以嵌入式運動控制器控制步進電機實現(xiàn)攝像頭的位置調(diào)整，保證光斑中心始終處于攝像機的視場中心，實現(xiàn)對激光光斑的實時跟蹤功能。其中，傳給步進電機的數(shù)據(jù)就是對軌道高低檢測的信息，這些信息可以為后續(xù)的分析提供數(shù)據(jù)參考。
　　 本設(shè)計是基于嵌入式的，減少了人為的干擾，提高了系統(tǒng)運行的效率，在理論和實際應(yīng)

3、用中具有一定的價值。本論文的主要研究工作有以下幾個方面。
　　 (1)針對現(xiàn)有軌道高低平順度檢測系統(tǒng)的缺點，設(shè)計了本系統(tǒng)的計算機視覺結(jié)合激光的測量方法。在查閱大量文獻和分析的基礎(chǔ)上，規(guī)劃了本系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu):計算機視覺使用OpenCV庫完成對激光光斑的圖像處理;運動控制使用的是ARM開發(fā)板與57BYGH7610步進電機。
　　 (2)在硬件平臺上，完成操作系統(tǒng)Linux的移植，包括移植引導(dǎo)程序、內(nèi)核的移植以及根文件系統(tǒng)的制

4、作。對系統(tǒng)移植進行調(diào)試工作，發(fā)現(xiàn)并解決相應(yīng)的問題。
　　 (3)搭建基于USB攝像頭的圖像采集平臺，利用OpenCV類庫對采集到的光斑圖像進行處理;推導(dǎo)出圖像像素坐標(biāo)與攝像機坐標(biāo)之間的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，通過分析計算，找到圖像單位像素與物體實際位移之間的對應(yīng)關(guān)系。
　　 (4)在攝像頭的運動控制方面，對驅(qū)動步進電機轉(zhuǎn)動的驅(qū)動電路進行分析，設(shè)計電路原理圖和相應(yīng)的PCB，在加工制作成的板子上焊接相應(yīng)的芯片和元器件，通過調(diào)試，要