基于視覺引導的圍油欄浮筒捕獲系統(tǒng)研究.pdf

1、在海上溢油回收船中，圍油欄浮筒內嵌在船體兩側，由掃油臂前端捕獲裝置抓取浮筒，將圍油欄導出并伸展開，是溢油回收中非常重要的一步。在與青島某環(huán)保企業(yè)合作的項目中發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的捕獲裝置自主能力差，自動化程度低，需要人眼現(xiàn)場觀察配合操作，導致捕獲動作時間較長，往往貽誤海上作業(yè)的最佳時機。針對這一問題，提出將機器視覺應用于掃油臂前端捕獲系統(tǒng)中，由機器視覺引導掃油臂前端捕獲裝置快速捕獲圍油欄浮筒，以提高系統(tǒng)的智能化程度。
　　本課題研究開發(fā)一種

2、由單目視覺單元、計算機和機械臂執(zhí)行機構，三部分組成的圍油欄浮筒捕獲系統(tǒng)。目的是讓捕獲裝置擁有一雙感知目標的“眼睛”，利用單目視覺系統(tǒng)的定位原理，對浮筒中心坐標進行提取和定位。系統(tǒng)的硬件由DASLA公司的Falcon2M30 CCD工業(yè)攝像機，1394圖像采集卡，Dynamixel Ax-12A伺服舵機組成。由CCD工業(yè)攝像機攝取圖像，采集卡采集圖像信息，由上位機進行圖像的識別定位，通過相關算法計算浮筒的坐標信息及前端機械臂在不同方向上的

3、位移距離。然后將數(shù)據(jù)傳輸給伺服舵機，驅動掃油臂前端捕獲裝置完成抓取。工作人員通過上位機實時畫面，可以直接進行監(jiān)控和操作。
　　在課題研究中，系統(tǒng)以機器視覺為核心，采用張正友標定法，實現(xiàn)了單目攝像機的標定;利用核心算法Hough變換法提取浮筒的中心坐標;將旋量理論應用于標定算法中，獲取前端機械臂的關節(jié)參數(shù)，對機械臂進行標定;選取了合適的子問題模型，對運動學逆解進行求解，最終求得機械臂到達目標位置時關節(jié)的旋轉角度。
　　課題進行