基于視覺(jué)引導(dǎo)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(nèi)嵌在船體兩側(cè)，由掃油臂前端捕獲裝置抓取浮筒，將圍油欄導(dǎo)出并伸展開(kāi)，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(xiàng)目中發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的捕獲裝置自主能力差，自動(dòng)化程度低，需要人眼現(xiàn)場(chǎng)觀察配合操作，導(dǎo)致捕獲動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)，往往貽誤海上作業(yè)的最佳時(shí)機(jī)。針對(duì)這一問(wèn)題，提出將機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用于掃油臂前端捕獲系統(tǒng)中，由機(jī)器視覺(jué)引導(dǎo)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(kāi)發(fā)一種

2、由單目視覺(jué)單元、計(jì)算機(jī)和機(jī)械臂執(zhí)行機(jī)構(gòu)，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(biāo)的“眼睛”，利用單目視覺(jué)系統(tǒng)的定位原理，對(duì)浮筒中心坐標(biāo)進(jìn)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(jī)，1394圖像采集卡，Dynamixel Ax-12A伺服舵機(jī)組成。由CCD工業(yè)攝像機(jī)攝取圖像，采集卡采集圖像信息，由上位機(jī)進(jìn)行圖像的識(shí)別定位，通過(guò)相關(guān)算法計(jì)算浮筒的坐標(biāo)信息及前端機(jī)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(jī)，驅(qū)動(dòng)掃油臂前端捕獲裝置完成抓取。工作人員通過(guò)上位機(jī)實(shí)時(shí)畫(huà)面，可以直接進(jìn)行監(jiān)控和操作。
　　在課題研究中，系統(tǒng)以機(jī)器視覺(jué)為核心，采用張正友標(biāo)定法，實(shí)現(xiàn)了單目攝像機(jī)的標(biāo)定;利用核心算法Hough變換法提取浮筒的中心坐標(biāo);將旋量理論應(yīng)用于標(biāo)定算法中，獲取前端機(jī)械臂的關(guān)節(jié)參數(shù)，對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行標(biāo)定;選取了合適的子問(wèn)題模型，對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解進(jìn)行求解，最終求得機(jī)械臂到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度。
　　課題進(jìn)行