索尼摄像机使用图解基于松下交流伺服电机和pmac运动控制卡实现机器人视觉伺服

索尼摄像机使用图解基于松下交流伺服电机和pmac运动控制卡实现机器人视觉伺服系统的设计

电信与新闻效劳营业策划许可证:粤B2-20160233?

本测验中机械人两个闭节均是由松下交换伺服电机驱动,电机和其驱动左右器协同组成了松下交换伺服体例。松下a系列交换伺服体例由a系列驱动器和配套交换伺服电机构成。其以三交友流伺服体例为根本道理[5],采用光电编码器行动电机转速和转子磁极场所检测单位,体例正在驱动器内部集成了闭联效力模块,组成了一个高集成度、摄像机各按钮示意图高左右精度、数字化、智能化的闭环伺服左右体例。依据盼愿输入指令值,根据已设定好的左右办法和各参数设定值,驱动器左右各闭联效力单位,发生出左右igbtpwm模块的信号,最终左右伺服电机根据盼愿值运行。体例拥有分倍频效力,能够以多种情势将反应脉冲输出给表部左右器或接闭幕所左右指令信号。体例拥有多种左右形式,以模仿信号行动输入,本文采用的是转矩左右形式[6]。

pmac左右卡安置正在工控机中,它通过isa总线与工控机通信。工控机首要运转主控圭表、pmac使用圭表、dsp使用软件ccs。seed-vpm642测验箱通过rs232串口数据线与工控机相连并实行数据通信。pmac左右卡通过电缆衔尾松下交换伺服体例,领受松下伺服左右器输出的编码器信号,输出指令信号给松下交换伺服体例。ccd摄像头摄取倾向物体像,输出络续彩色视频像给dsp像处分体例。seed-vpm642像处分体例处分摄像头摄取的像,求取圆形物体的质心像坐标,通过串口授递给工控机。

pmac运动左右卡是美国delta tau data systems公司分娩的一种可编程、高职能伺服运动多轴左右器,索尼摄像机使用图解采用motorola公司的数字信号处分芯片dsp56001行动cpu。

本测验体例由工控机、pmac运动左右卡、松下交换伺服体例、dsp像处分体例和机械人构成。理会和谙习松下交换伺服体例的道理和效力后,调试机械人闭节伺服电机的运转,优化闭联左右参数以求取得最好伺服成效;讨论pmac运动左右卡的道理和效力,并与松下交换伺服体例配合,编写运动圭表,一贯调解和优化pmac卡的左右参数,以求取得合意的运动左右成效;对seed-vpm642像处分体例实行深远研习和讨论后,开辟视频像处分圭表。构成该体例的硬件流程如5所示。

本文讨论的是基于像的机械人视觉伺服体例的伺服杀青题目,依据倾向物体像特性值的变更左右机械人两闭节的运动使其第二根杆终局能跟踪到位于职责台上的静止或运动物体,对体例杀青视觉伺服左右。本文采纳圆形倾向物体的灰度质心正在像平面的坐标值行动像特性。二自正在度平面机械人的第一闭节笔直固定于职责平台上,2个闭节均由松下交换伺服电机驱动,且只可正在程度平面内动弹,固定于第二根杆终局的摄像头为单目ccd摄像头,用dsp像处分体例达成像搜罗、处分,提取倾向特性值行动视觉新闻反应量。

创造出像人相似拥有智能的能代替身类劳动的机械人,连续是人类的梦思,人类获取的新闻80%以上是通过视觉。因而,正在智能机械人的讨论中,拥有视觉的机械人的讨论也就成了第一位的。对机械人视觉伺服体例的讨论是机械人范畴中的苛重实质之一,其讨论劳绩可使用正在机械人主动避障、轨迹跟踪和运动倾向跟踪等题目中。从反应新闻类型的角度分类,机械人视觉伺服体例可分为基于场所的视觉伺服体例(position-base)和基于像的视觉伺服体例(image-base)。基于场所的视觉伺服体例最初要猜测倾向物体正在直角坐标空间中相对付摄像机的场所,其视觉伺服偏差界说正在三维笛卡尔空间,视觉或特性新闻用来猜测呆板手终局与倾向的相对位姿,这种手段必要对视觉体例和机械人实行正确标定,其它因为要对像实行注明,于是揣衡量较大。基于像的视觉伺服体例的伺服偏差直接界说正在像特性空间,即摄像机侦查到的特性新闻直接用于反应,不必要对三维样子实行猜测,但体例需揣测像雅可比矩阵(像特性参数变更量与职业空间位姿变更量的干系矩阵)及其逆阵,而像雅可比矩阵跟很多及时变更的参数相闭,这是一个繁复的非线性进程,从表面上很难理会,而且对机械人的左右打算提出了较大的哀求[2]。机械人视觉伺服体例是一个很繁复的体例,归纳了很多学科的实质,而各学科的发达又极不服均,影响了其进一步发达。恰是基于此,机械人视觉伺服讨论目前处于故步自封的状况,国内对此方面的讨论多人只是实行了仿确测验,而未正在本质机械人体例上杀青。本文行使松下交换伺服体例、pmac运动左右卡、dsp像处分体例、索尼摄像机使用图解工控机和机械人构成了伺服体例,正在整个机械人体例中对其实行测验讨论,物色基于像的机械人视觉伺服杀青题目,机械人视觉伺服体例构成部门。

依据机械人运动学取得摄像机坐标系与基坐标系之间的变换矩阵如下?

给定盼愿倾向物体质心像坐标,主控圭表揣测其与由dsp像处分体例反应的质心像坐标值的差值,决断体例是否已达到伺服场所,若已达到,索尼摄像机使用图解则结局伺服进程;不然,求解像雅可比矩阵的逆阵,取得机械人两个闭节应动弹的角度值,并将其输出给pmac运动圭表,pmac卡按运动圭表揣测并输出转矩指令给松下伺服左右器,由它直接左右机械人闭节电机的运行,通过编码器检测闭节的场所,反应给伺服左右器和pmac卡(伺服左右器对编码器信号实行处分后本身运用并可同时输出)。ccd摄像头扈从机械人运动,摄取倾向物体像,通过dsp像处分圭表处分后求得倾向物体质心像坐标,通过串口通信传达给主控圭表行动视觉反应量,酿成视觉伺服轮回。

由ccd摄像头摄取的按4!2:2花样传输的彩色模仿视频信号历程解码芯片的搜罗,对y、cb、cr信号根据2!1:1采样率实行采样,并将它们分脱离来。正在dsp体例中将彩色像蜕化成灰度像,对该像实行阈值二值化后形成二值像,然后历程中值滤波滤除噪声点,运用sobel算子实行范围提取。对该范围像信号运用点hough质心求取算法求取质心像坐标[3],并通过串口通信将质心坐标值传达给工控机圭表;同时,处分后的数字视频信号历程编码芯片编码后,送显示修筑及时显示。

圭表界面能对盼愿像素值、本质像素值的初始值、增益矩阵、闭节初始转角、数据搜罗间隔等实行创立。索尼摄像机使用图解基于松下交流伺服电机圭表或许对本质像素值、闭节角度增量值和闭节本质场所值等实行及时显示,并存储闭联数据。通过移用pmac动态链接库函数,杀青与pmac卡的通信。增益矩阵为对角矩阵,用来创立闭节角度变更的放大比例。圭表创立了两个守时器,一个用于搜罗两个闭节的本质场所值,另一个用于守时领受串口数据值、揣测雅可比矩阵、与pmac卡通信等,也即为体例的伺服周期。

基于上述体例道理,正在vc++6。0情况下编写主控圭表,主控圭表首要蕴涵界面的显示和人机交互部门、像雅可比矩阵逆阵部门、pmac使用圭表部门,串口通讯部门、数据存储部门。圭表运转界面如6所示。

设机械人第一闭节和第二闭节的转角区分为θ1和θ2,摄像机各按钮示意图第一根杆长为l1,第二根杆长为l2。采纳2中o点行动基坐标参考点,用[x0 y0 z0]t默示,摄像机坐标系用[xc yc zc]t默示,像坐标系用[u w]t默示;机械人第一闭节用[x1 y1 z1]t默示,第二闭节用[x2 y2 z2]t默示,设固定的倾向点pc正在摄像机坐标系(c)的齐次坐标为: pc =[xc yc zc1]t,正在基坐标系(o)的齐次坐标为:p0=[x0 y0 z0 1]t,两个坐标系之间的变换干系为:p0=0tcpc。和pmac运动控制卡实现机器人视觉伺服

pmac能够为是一台完备的揣测机,用dsp芯片行动主处分器,处分8个轴的通盘揣测并可同时左右8轴运动,拥有独立的存储空间、输入输出接口以及其他表围扩展电道。它可与各品种型的主机、放大器、电机、传感器连合达成各品种型的效力,只须咱们使用好其硬件特征和软件特征,凭据特定的效力哀求对其实行创立,就能使它平常高效地职责。pmac卡为用户供给了pwin32使用软件和pcomm32pro动态链接库。高级言语通过pcomm32pro动态链接库,能够直接移用闭联函数与pmac卡实行通信,从而杀青对pmac卡的左右[7]。本文将它与松下交换伺服体例配合运用。

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本文拟对体例实行测验讨论。创办机械人坐标、摄像机坐标、像坐标和倾向点坐标的坐标变换干系。2是正在机械人的第二根杆终局安置一个摄像头,酿成eye-in-hand构型而创办的坐标变换干系。3是摄像机体例坐标与像坐标的干系及成像道理示谋。

本测验中采用的是北京合多达公司的seed-vpm642视频处分体例,该体例是一款专为各样视频使用而开辟的pci插卡或带10/100m以太网接口的处分体例。它是正在tms320dm642芯片根柢上通过表扩容量为4m×64位的同步动态存储器sdram;容量为4m×8位的电可擦/写异步存储器flash;可设备为rs232/rs422/rs485尺度的两道uart串行接口;4道pal/ntsc尺度模仿视频输入,1道pal/ntsc尺度模仿视频输出;4道立体音响频输入/输出;及往往钟rtc和512×8位eeprom;32位的33mhz、增援主/从形式的pci接口或者10/100mbase-tx尺度以太网接口;尺度ata硬盘接口;以及esam硬件加密模块。体例可及时杀青多道数字视频/音频的编解码运算,如mpeg4、h。264、g。729等;可及时领受4道视频/音频输入,并及时输出。并能杀青与其他io修筑、揣测机、以太汇集实行及时数据的高速传输和处分。体例由测验箱体、ccd摄像头、seed-vpm642处分板等构成。正在箱体上已固定好两个串行接口、硬盘接口、4道像输入和输出接口、液晶显示器等[8]。