基于圖像的嵌入式吊繩狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、起重機是一種工程領(lǐng)域常見的大型機械設(shè)備，用于吊起和放下重物，其安全性往往關(guān)系到整個工作現(xiàn)場的安全。工人不規(guī)范操作引起的吊繩在垂直方向大角度偏移將造成吊繩在使用過程中過度磨損，從而為起重機帶來較為嚴重的安全隱患。因而，能夠在起重機工作過程中實時監(jiān)測吊繩擺角，并根據(jù)其大小進行警示，將有利于降低起重機維護成本，提升起重機安全工作時間的作用。針對該問題，論文設(shè)計了一種基于圖像的吊繩擺角監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于嵌入式微型控制器(MCU)及圖像采集裝置

2、，實時監(jiān)測行吊吊繩擺動，通過對吊繩圖像進行辨識及處理，可獲得吊繩與垂直方向的擺角，從而起到監(jiān)測作用。為實現(xiàn)該監(jiān)測系統(tǒng)，本文主要完成了以下工作:
　　首先，本文從吊繩擺角監(jiān)測系統(tǒng)需求分析入手，給出了基于圖像的嵌入式吊繩狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)解決方案，明確了吊繩擺角監(jiān)測系統(tǒng)中圖像采集單元、圖像處理單元、報警單元的功能及它們之間的聯(lián)系，實現(xiàn)了吊繩擺角監(jiān)測系統(tǒng)總體設(shè)計。
　　其次，針對圖像采集單元，本文分析了圖像采集裝置和MCU的組成及內(nèi)在聯(lián)

3、系，給出了基于STM32F4系列MCU及OV系列攝像頭的吊繩圖像采集單元實現(xiàn)方案。
　　然后，針對吊繩圖像的識別與處理問題，本文從灰度化、平滑、邊緣檢測、霍夫變換等一系列預(yù)處理算法出發(fā)給出了吊繩的識別方法，并基于透鏡成像規(guī)律給出了通過圖像中吊繩擺角求取實際吊繩擺角的方法。
　　最后，本文應(yīng)用STM32F407單片機、OV7670攝像頭、LCD顯示屏和蜂鳴器搭建了吊繩擺角監(jiān)測系統(tǒng)原型樣機，通過吊繩擺角監(jiān)測實驗及實驗結(jié)果分析，驗