基于雙目視覺的鐵路貨物定位及裝載系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著鐵路運輸?shù)目焖侔l(fā)展和鐵路的幾次大提速，對鐵路貨物裝載的效率提出了越來越高的要求。本文設(shè)計了一種鐵路貨物定位和裝載系統(tǒng)，操作人員在為待裝載的貨物綁定吊裝繩索時，安放好特征板，系統(tǒng)定位到待裝載的貨物并將其裝載到目標車廂中。然后系統(tǒng)裝載下一個貨物，直至全部貨物裝載完畢。
　　本文首先敘述了鐵路貨車貨物裝載的現(xiàn)狀，根據(jù)鐵路貨場提出的“自動裝載”和“快速裝載”的要求，設(shè)計了以工控機為核心，以雙目相機為檢測手段，結(jié)合相應(yīng)的硬件設(shè)備和操作硬

2、件設(shè)備的軟件系統(tǒng)的鐵路貨物定位及裝載系統(tǒng)。本系統(tǒng)通過雙目視覺，對空閑車廂、吊鉤和待裝載貨物進行定位。相比于通過單目相機、傳感器或者結(jié)合單目相機和傳感器的方式進行的定位，雙目視覺有穩(wěn)定性好，準確度高的優(yōu)點，能夠避免在系統(tǒng)運行中因為定位不準而出現(xiàn)錯誤動作的情況。然后對系統(tǒng)的硬件和軟件部分做了詳細介紹。硬件部分以工控機為核心，利用相機拍攝檢測區(qū)域的雙目視覺圖像，根據(jù)圖像檢測結(jié)果工控機通過USB數(shù)據(jù)模塊控制伺服電機、氣缸等器件來完成吊裝設(shè)備動作

3、。系統(tǒng)的特征板是繪制了特定圖案的塑料板，方便系統(tǒng)檢測吊鉤和待裝載貨物位置。軟件部分包括相機標定模塊、裝載過程控制模塊、圖像信息處理模塊、車廂貨物位置檢測模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊。相機標定用來計算雙目相機參數(shù)；通過檢測到的位置信息和USB模塊的輸入信號來控制吊裝設(shè)備動作；通過相機拍攝的圖像檢測出貨車車廂、吊鉤和待裝載貨物的位置；雙目視覺圖像特征點檢測與匹配是在FAST算法基礎(chǔ)上做的改進，增加了尺度不變性和匹配精度；利用拍攝的貨車車廂圖片檢測車廂

4、中的鋼卷貨物位置；將檢測的鋼卷位置結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫中。
　　本文設(shè)計的鐵路貨物定位及裝載系統(tǒng)有以下創(chuàng)新點：
　　(1)在理論方面，本設(shè)計對FAST算法引入了尺度不變性，并通過構(gòu)建特征矢量、計算矢量間余弦值和建立方向直方圖等方法提高匹配精度，通過最小二乘法恢復(fù)空間點的三維信息。
　　(2)在應(yīng)用方面，本系統(tǒng)實現(xiàn)了貨物定位和自動裝載，操作人員按下操作臺上自動裝載按鈕后，系統(tǒng)會定位到待裝載貨物并將其自動裝載到目標貨車車廂中，