基于科恩達效應的移動攝像頭視野清潔研究.pdf

1、灰塵在光學器件上粘附所帶來的危害是很嚴重的。由于灰塵所帶的電性和比表面積都比較大，使得灰塵的粘附力極強，非常容易吸附到探測機器人的視覺鏡頭上，灰塵很難自動掉落，造成執(zhí)行任務的機器人的視覺不能清楚的監(jiān)測環(huán)境。因此，對于自動進行機器人攝像頭裝置進行清潔便成為急需解決的問題，本文針對輪式機器人的視覺系統(tǒng)除塵進行以下研究：
　　首先，根據(jù)輪式機器人的視覺系統(tǒng)的攝像頭形狀和安裝空間的要求，初步設計一種利用空氣進行除塵的初步方案。此方案基于科

2、恩達效應，在一端輸入高速空氣流后，會在另一端由于科恩達效應將大量空氣壓入腔體。這樣可以大大的節(jié)省流量。
　　其次，利用前處理軟件Gambit進行流體模型的建立和網(wǎng)格劃分，利用Fluent進行邊界條件設置并進行數(shù)值分析，我們將流域分成腔室流場和附壁流場兩部分，分別進行研究。在腔室流場的結構設計中，分別對進口沿對稱軸線偏移和進口沿軸向偏移進行研究，分析出口狹縫監(jiān)測點的流速分布均勻情況，提出利用線性度的指標來描述流速均勻程度。在附壁流場

3、的結構設計中，對出口的科恩達面半徑大小進行改變，研究其對流量放大倍數(shù)和進出口流速大小的影響。對進口不同流速進行分析，研究其對流量放大倍數(shù)和進出口流速大小的影響。最后對進口科恩達半徑大小進行研究。
　　第三，利用優(yōu)化軟件Isight對結構進行優(yōu)化，利用Isight軟件，把Gambit和Fluent集成起來。腔室流場和附壁流場中的結構尺寸作為設計變量，將出口狹縫的監(jiān)測點的流速的線性度和平均流速做為腔室流場的目標函數(shù)，將鏡面平均流速和流

4、量的放大倍數(shù)作為附壁流場的目標函數(shù)，分別進行結構尺寸優(yōu)化，利用 DOE方法分析各變量對于各個目標函數(shù)的影響大小也就是貢獻率。最后選用MIGA算法對各個尺寸的參數(shù)進行優(yōu)化設計。
　　最后，在上述理論基礎上制作清潔罩的樣機，首先簡單介紹實驗裝置和實驗布置，然后對清潔罩樣機進行性能實驗分析其性能，主要包括流量放大性能實驗和流動軌跡實驗。最后對輪式機器人視覺系統(tǒng)的攝像頭裝置進行除塵實驗驗證，利用VB編寫的上位機作成視覺反饋系統(tǒng)，實驗分別對