激光傳感器三維靶標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、變量噴霧技術(shù)應(yīng)用智能化方法和控制策略實(shí)現(xiàn)噴施對(duì)象的按需施藥,能有效提高農(nóng)藥使用率、降低非靶標(biāo)沉積、減少環(huán)境污染、促進(jìn)精細(xì)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。三維靶標(biāo)信息的精確檢測(cè)是智能變量噴霧執(zhí)行的前提和依據(jù),近年來(lái)隨著實(shí)時(shí)傳感器技術(shù)的發(fā)展,激光傳感器相比于超聲和紅外等傳感器具備檢測(cè)精度高、性能穩(wěn)定和不受采光影響等優(yōu)點(diǎn),因此,基于激光傳感器的變量噴霧目標(biāo)檢測(cè)成為熱點(diǎn)研究問題。本課題采用寬視角高速UTM-30LX型激光傳感器作為三維靶標(biāo)檢測(cè)實(shí)時(shí)傳感器,設(shè)計(jì)

2、開發(fā)基于該激光傳感器的室內(nèi)滑臺(tái)三維靶標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)和室外車載式三維靶標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng),研究激光傳感器檢測(cè)規(guī)則物體和樹木等復(fù)雜三維靶標(biāo)信息的精確性,主要研究工作內(nèi)容如下所述:
 ?。?)設(shè)計(jì)室內(nèi)滑臺(tái)三維靶標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng),驗(yàn)證室內(nèi)條件下激光傳感器檢測(cè)精度。系統(tǒng)采用直線滑臺(tái)作為運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、伺服電機(jī)作為運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置。激光傳感器安裝在直線滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)滑塊上,通過伺服電機(jī)控制滑塊運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)激光傳感器運(yùn)動(dòng)速度、距離精確控制。
  以STM32F103VET

3、6單片機(jī)為核心,完成控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)、軟件程序編寫。其中,硬件電路包括:?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)、電源轉(zhuǎn)換、開關(guān)按鍵輸入、數(shù)據(jù)通訊、伺服電機(jī)控制、光電測(cè)速等。軟件包括:人機(jī)界面、系統(tǒng)初始化、開關(guān)按鍵輸入、數(shù)據(jù)通訊、電機(jī)控制、滑塊運(yùn)動(dòng)速度位置檢測(cè)等單片機(jī)數(shù)據(jù)處理程序。
 ?。?)設(shè)計(jì)室外車載式三維靶標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng),模擬實(shí)際檢測(cè)中存在的路面不平、機(jī)器振動(dòng)等場(chǎng)景,進(jìn)一步驗(yàn)證室外條件下激光傳感器檢測(cè)精度。系統(tǒng)采用電動(dòng)實(shí)驗(yàn)車作為激光傳感器實(shí)時(shí)掃描檢測(cè)

4、的動(dòng)力設(shè)備,電動(dòng)實(shí)驗(yàn)車在實(shí)驗(yàn)過程中的速度信息,通過實(shí)驗(yàn)前場(chǎng)地標(biāo)定測(cè)試實(shí)驗(yàn)獲得。
 ?。?)在室內(nèi)、室外三維靶標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,以規(guī)則物體、仿真樹、實(shí)際樹木為對(duì)象,分別設(shè)計(jì)不同間距、不同傳感器移動(dòng)速度下組合實(shí)驗(yàn),實(shí)時(shí)掃描檢測(cè)靶標(biāo)物體,通過激光傳感器數(shù)據(jù)采集軟件UrgBenri讀取、存儲(chǔ)其輪廓特征數(shù)據(jù)信息,利用Matlab軟件進(jìn)行目標(biāo)數(shù)據(jù)分析處理,重構(gòu)靶標(biāo)物體圖像,并提取激光掃描測(cè)量的目標(biāo)物體尺寸特征值。室內(nèi)、室外實(shí)驗(yàn)條件下,與人工

5、測(cè)量比較而言,激光傳感器測(cè)得物體尺寸最大相對(duì)誤差分別小于7.40%、6.50%。
 ?。?)另一方面,針對(duì)樹形結(jié)構(gòu)不規(guī)則現(xiàn)象,引入一種基于邊界距離場(chǎng)相似性評(píng)估方法,定量分析激光傳感器掃描重構(gòu)后物體圖像與照相機(jī)拍攝物體圖像兩者外形輪廓相似度。室內(nèi)、室外實(shí)驗(yàn)條件下,兩者圖像輪廓相似度計(jì)算值分別大于0.9200、0.8900。
 ?。?)綜合三維尺寸測(cè)量精確度以及輪廓相似度數(shù)據(jù)可知,在不同檢測(cè)距離和傳感器移動(dòng)速度的室內(nèi)、室外實(shí)驗(yàn)條

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