基于ARM的視覺(jué)跟蹤運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā).pdf

1、傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人一般采用工控機(jī)作為控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)成本較高，軟硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在許多行業(yè)的應(yīng)用中受到了限制。作為一個(gè)應(yīng)用型項(xiàng)目，本文的目的是開(kāi)發(fā)一種基于嵌入式的具有高速圖像采集，圖像處理和運(yùn)動(dòng)控制功能的系統(tǒng)平臺(tái)，在該控制系統(tǒng)上，可以完成對(duì)目標(biāo)的高速圖像采集，對(duì)圖像進(jìn)行復(fù)雜的圖像處理運(yùn)算，并對(duì)多個(gè)運(yùn)動(dòng)軸進(jìn)行復(fù)雜的軌跡規(guī)劃。控制系統(tǒng)基于ARM Cortex-A9架構(gòu)處理器，將圖像采集，圖像處理和運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了圖像采集模塊，圖像處理模

2、塊，運(yùn)動(dòng)控制模塊的主要功能，為進(jìn)行復(fù)雜的圖像處理和運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃的實(shí)現(xiàn)提供了便捷的接口，為后續(xù)的開(kāi)發(fā)和研究提供了一種方便快捷的平臺(tái)。
　　本文應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)作為控制平臺(tái)，選擇了主頻為1.6GHz，集成了具有400MHz頻率的Mali-400MP圖形處理器的三星Exynos4412四核心處理器作為主控芯片，該芯片較高的性能可以完成高速的圖像處理任務(wù)?？刂葡到y(tǒng)采用CMOS相機(jī)完成圖像的高速采集。使用 PCL6045BL芯片作為運(yùn)動(dòng)控制芯

3、片，可以精確的實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)方式的控制功能。系統(tǒng)可以通過(guò)多核心處理器同時(shí)完成圖像采集較為復(fù)雜的圖像處理處理以及運(yùn)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的實(shí)時(shí)跟蹤?？刂葡到y(tǒng)采用嵌入式Linux系統(tǒng)作為系統(tǒng)平臺(tái)，通過(guò)對(duì)控制系統(tǒng)的功能需求分析，對(duì) Linux進(jìn)行了針對(duì)性的裁剪和移植。包括引導(dǎo)程序的移植，Linux系統(tǒng)內(nèi)核的修改和移植，交叉編譯鏈的建立，文件系統(tǒng)的制作等。完成了在Linux控制系統(tǒng)下使用V4L2對(duì)目標(biāo)的高速圖像采集，并實(shí)現(xiàn)了圖像圖形處理庫(kù)OpenCV

4、在嵌入式平臺(tái)的應(yīng)用。本文在最新的跨平臺(tái)的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境Qt5.2.1下完成了控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)。包括視覺(jué)跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)控制模塊的驅(qū)動(dòng)和函數(shù)接口的設(shè)計(jì)，圖像采集和處理模塊的程序設(shè)計(jì)，人機(jī)交互界面和系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控模塊的設(shè)計(jì)。應(yīng)用基于Qt的多線程技術(shù)，保證了人機(jī)交互，運(yùn)動(dòng)控制，圖像采集處理，狀態(tài)監(jiān)控各個(gè)模塊可以多任務(wù)操作，而互相不受到影響。最終完成了一個(gè)功能基本完善的具有視覺(jué)功能的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)平臺(tái)。為實(shí)現(xiàn)質(zhì)量輕，體積小，成本低的嵌入式運(yùn)