機器人3D視覺傳感器設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著機器人技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，機器人對于視覺方面有了越來越高的要求。特別是對于移動機器人，利用3D視覺傳感器建立地圖的能力直接決定了機器人的智能化程度。然而由于目前市面上的3D視覺傳感器大都價格高昂，限制了其在科研、商用和民用等機器人上的廣泛應(yīng)用。
　　本文基于激光三角法測距原理，采用Arduino due微控制器、HC-05藍(lán)牙無線串口、SG90舵機和PTC視頻采集芯片，開發(fā)了一款低成本高拓展性的3D一字線激光視覺

2、傳感器，并且測量精度和掃描速度可通過上位機遠(yuǎn)程控制。整個傳感器系統(tǒng)主要由激光光學(xué)測量設(shè)備、邏輯控制及線程調(diào)度單元、藍(lán)牙及串口通信模塊、圖像處理及點云算法單元、機械結(jié)構(gòu)及電機傳動設(shè)備和MeshLab上位機等組成。
　　首先，本文完成了基于點光源激光三角法測距原理的一字線激光掃描模型設(shè)計，使攝像頭的單張照片能夠同時測量一條直線上的各采樣點到傳感器的距離。然后，設(shè)計了主控器的數(shù)據(jù)采集和邏輯處理單元，負(fù)責(zé)連續(xù)實時地從攝像頭高速UART獲取

3、視頻信息，同時接收上位機通過藍(lán)牙發(fā)來的測量格式指令，并據(jù)此控制電機的轉(zhuǎn)速和角度。接著，在Arduino上實現(xiàn)了JPEGLIB庫，將JPEG壓縮數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為BMP像素點格式，并經(jīng)過平滑和濾波處理后，通過高斯擬合法和傅里葉相位平移法進(jìn)行目標(biāo)特征提取，得到一組點云陣列。然后，對各個時刻電機轉(zhuǎn)角的點云數(shù)據(jù)，通過三角網(wǎng)算法分級壓縮為Octrees八叉樹格式，并生成K-D樹。最后，通過藍(lán)牙串口將點云數(shù)據(jù)發(fā)送到Labwindows并顯示在MeshLab