基于機器視覺的全方位傾斜傳感器的開發(fā)及其應(yīng)用.pdf

1、針對目前大多數(shù)傾斜傳感器工作性能不穩(wěn)定，可視化程度低的缺點，本文基于機器視覺系統(tǒng)客觀，自動化，非接觸的特點，設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于機器視覺的全方位傾斜傳感器。該傳感器將機器視覺和傾斜測量相結(jié)合，并成功地應(yīng)用于嵌入式平臺，可以實時的檢測平面的傾斜角和傾斜方位角，具有實時性和安全可靠性強，可視化程度高，檢測精度相對較高等優(yōu)點。傾斜傳感器通常應(yīng)用于平臺調(diào)平系統(tǒng)中，因此本文將全方位傾斜傳感器應(yīng)用于車載雷達(dá)液壓調(diào)平控制系統(tǒng)中，提出了基于圓柱形模型的

2、六支撐腿平臺及最高點調(diào)平控制算法，利用matlab進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果表明該調(diào)平算法能有效避免虛腿的發(fā)生，而且調(diào)平時間較短。
　　本文主要的研究工作包括以下幾個方面:
　　(1)分析了機器視覺系統(tǒng)的組成及優(yōu)點，將機器視覺應(yīng)用到平面的傾斜角和傾斜方位角檢測方面，提出了全方位傾斜傳感器的設(shè)計思想。
　　(2)介紹了全方位傾斜傳感器的硬件結(jié)構(gòu)，并闡述了各組成部分在傳感器中的作用。分析了視覺測量系統(tǒng)優(yōu)劣的性能評價指標(biāo)，確定了主要

3、從檢測精度和檢測速度兩個方面去評價全方位傾斜傳感器的性能。
　　(3)通過分析當(dāng)被測平面分別為水平和傾斜狀態(tài)時水銀區(qū)域在成像平面中所呈現(xiàn)的不同形狀，設(shè)計了傾斜角和傾斜方位角檢測算法，并給出了計算公式。針對目前算法檢測效率低，耗時長的缺點，通過分析在傾斜狀態(tài)下成像平面中水銀區(qū)域和透光區(qū)域的面積關(guān)系，提出了用面積法來檢測傾斜角。通過實驗驗證該算法在檢測速度上有明顯的提高。
　　(4)分析了全方位傾斜傳感器包括量程，靈敏度，精度等

4、靜態(tài)特性，同時利用二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，分析全方位傾斜傳感器的動態(tài)特性，得到其傳遞函數(shù)。
　　(5)分析實驗誤差，提出利用最小二乘法多項式曲線擬合的方法對檢測傾斜角進(jìn)行誤差補償，提高了檢測精度。研究了多項式不同次數(shù)對擬合效果的影響，確定了多項式擬合的次數(shù)。
　　(6)利用V412采集視頻圖像，分析了攝像頭采集的視頻圖像格式Y(jié)UV422的內(nèi)存分布情況，實現(xiàn)了YUV422到RGB的格式轉(zhuǎn)換。將傾斜角和傾斜方位角檢測算法應(yīng)用

5、于嵌入式平臺上，并通過LCD實時顯示檢測結(jié)果。
　　(7)介紹了液壓調(diào)平控制系統(tǒng)的組成，確定各個環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)及調(diào)平系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。提出了基于圓柱形模型的六支撐腿平臺及最高點調(diào)平控制算法，并將該調(diào)平算法應(yīng)用于車載雷達(dá)液壓調(diào)平控制系統(tǒng)中，利用matlab進(jìn)行調(diào)平仿真。仿真實驗結(jié)果表明該算法能避免調(diào)平過程中虛腿情況的發(fā)生，且調(diào)平時間較短。
　　通過實驗驗證，本文的全方位傾斜傳感器可以實時的檢測被測平面的傾斜角和傾斜方位角，具