一种应用于混凝土地面整平机的视觉定位系统
发布时间：2021-01-11 01:08
随着建筑行业的高速发展,当前的建筑施工机械难以满足实际工程需求,研发高质量、高效率、微型化,自动化的建筑机械是大势所趋。混凝土地面施工是建筑施工中一项重要的工作,当前施工应用的混凝土地面整平机全部由人工操作,人力成本开销大,工人的劳动强度大。针对上述问题,本文设计了一套视觉定位系统,在施工场地边缘布置多个合作靶标,通过相机拍摄靶标图像,获取靶标上的特征点信息,进行相机与靶标之间的位姿解算,来实现整平机在场地中对自身的定位。本文设计的视觉定位系统主要由相机,合作靶标,IMU,以及相应的配套程序组成。第二章主要介绍了相机的成像模型和合作靶标的设计。合作靶标为平面靶标,由外部矩形轮廓和内部圆形区域组成,圆心作为靶标的特征点;第三章主要介绍了靶标图像识别算法。通过中值滤波,Gamma变换,阈值处理,Canny边缘检测进行靶标识别,并通过重心法提取特征点,通过实验验证,在相机与靶标相距8m远时,能够有效的识别靶标和提取特征点;第四章主要介绍了PNP位姿解算算法。使用张正友相机标定法对相机进行了标定,获取了相机的内参和畸变参数,建立了相机的成像模型。通过PNP算法求解相机位姿,通过非线性优化构建最...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁导航AGV小车GPS导航通过卫星信号接收系统来接收卫星信号实现目标的定位
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-6-多个红外发射器实现定位，该系统精度高，实时性好，引起了研究者们的广泛关注[12]。D.Lim等将GPS与网络结合，实现了室内GPS定位[13]。激光导航基于激光测距的原理，通过多点测距来实现目标的定位[14]。图1-4为我国Ecovacs科技公司于2013年研发的一款智能清洁机器人——地宝9号，此款机器人采用LDS激光导航系统，能自行构建虚拟室内地图，模拟真实室内环境，准确识别自身位置，划分清扫区域且定制行走路线。图1-4Ecovacs地宝机器人视觉导航是通过自身携带的摄像头来获得环境图像，再实时地通过控制单元来分析、处理图像，得到图像特征，并进行位姿解算实现定位[15]。BostonDynamics公司于2015对高机动性能的四足机器人BigDog进行测试，该机器人通过双目视觉对路面进行识别并完成自身定位，并通过激光传感器感知路人位置，在构建的环境地图上进行路径规划并完成自主运动，如图1-5所示。2013年，我国的“玉兔号”月球车搭载“嫦娥三号”运载火箭成功在月球表面着陆并开展探测工作，如图1-6所示，“玉兔号”采用了视觉和轨迹推算等多种技术，实现在月球表面的精确定位[16]。图1-5Bigdog机器人图1-6“玉兔号”月球车
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-6-多个红外发射器实现定位，该系统精度高，实时性好，引起了研究者们的广泛关注[12]。D.Lim等将GPS与网络结合，实现了室内GPS定位[13]。激光导航基于激光测距的原理，通过多点测距来实现目标的定位[14]。图1-4为我国Ecovacs科技公司于2013年研发的一款智能清洁机器人——地宝9号，此款机器人采用LDS激光导航系统，能自行构建虚拟室内地图，模拟真实室内环境，准确识别自身位置，划分清扫区域且定制行走路线。图1-4Ecovacs地宝机器人视觉导航是通过自身携带的摄像头来获得环境图像，再实时地通过控制单元来分析、处理图像，得到图像特征，并进行位姿解算实现定位[15]。BostonDynamics公司于2015对高机动性能的四足机器人BigDog进行测试，该机器人通过双目视觉对路面进行识别并完成自身定位，并通过激光传感器感知路人位置，在构建的环境地图上进行路径规划并完成自主运动，如图1-5所示。2013年，我国的“玉兔号”月球车搭载“嫦娥三号”运载火箭成功在月球表面着陆并开展探测工作，如图1-6所示，“玉兔号”采用了视觉和轨迹推算等多种技术，实现在月球表面的精确定位[16]。图1-5Bigdog机器人图1-6“玉兔号”月球车
【参考文献】：
期刊论文
[1]扩展卡尔曼滤波算法在导航中的应用研究[J]. 朱树云,姜静. 自动化应用. 2019(11)
[2]基于新技术与新工艺的地面施工降本增效研究[J]. 王尚帅. 住宅与房地产. 2019(12)
[3]室内导航定位技术研究进展与展望[J]. 高伟,侯聪毅,许万旸,陈玄. 导航定位学报. 2019(01)
[4]陀螺仪的历史、现状与展望[J]. 翟羽婧,杨开勇,潘瑶,曲天良. 飞航导弹. 2018(12)
[5]激光整平机在大面积耐磨地坪施工中的应用[J]. 许树国,朱钰. 工程建设与设计. 2018(05)
[6]建筑行业发展现状与未来战略探析[J]. 蒋万增. 建材与装饰. 2017(36)
[7]导航定位技术的发展史[J]. 王馨,朱丽,刘文婧. 科技与创新. 2014(11)
[8]AGV技术发展综述[J]. 张正义. 物流技术与应用. 2005(07)
硕士论文
[1]空间合作目标单目视觉位姿测量技术研究[D]. 吕耀宇.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2018
[2]月球车视觉导航方法研究[D]. 冯美慧.哈尔滨工业大学 2018
[3]自寻迹机器人小车的设计与关键技术研究[D]. 甘天宇.吉林大学 2017
[4]全向移动机器人惯性导航系统设计[D]. 计怡峰.东南大学 2016
本文编号：2969768
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁导航AGV小车GPS导航通过卫星信号接收系统来接收卫星信号实现目标的定位
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-6-多个红外发射器实现定位，该系统精度高，实时性好，引起了研究者们的广泛关注[12]。D.Lim等将GPS与网络结合，实现了室内GPS定位[13]。激光导航基于激光测距的原理，通过多点测距来实现目标的定位[14]。图1-4为我国Ecovacs科技公司于2013年研发的一款智能清洁机器人——地宝9号，此款机器人采用LDS激光导航系统，能自行构建虚拟室内地图，模拟真实室内环境，准确识别自身位置，划分清扫区域且定制行走路线。图1-4Ecovacs地宝机器人视觉导航是通过自身携带的摄像头来获得环境图像，再实时地通过控制单元来分析、处理图像，得到图像特征，并进行位姿解算实现定位[15]。BostonDynamics公司于2015对高机动性能的四足机器人BigDog进行测试，该机器人通过双目视觉对路面进行识别并完成自身定位，并通过激光传感器感知路人位置，在构建的环境地图上进行路径规划并完成自主运动，如图1-5所示。2013年，我国的“玉兔号”月球车搭载“嫦娥三号”运载火箭成功在月球表面着陆并开展探测工作，如图1-6所示，“玉兔号”采用了视觉和轨迹推算等多种技术，实现在月球表面的精确定位[16]。图1-5Bigdog机器人图1-6“玉兔号”月球车
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-6-多个红外发射器实现定位，该系统精度高，实时性好，引起了研究者们的广泛关注[12]。D.Lim等将GPS与网络结合，实现了室内GPS定位[13]。激光导航基于激光测距的原理，通过多点测距来实现目标的定位[14]。图1-4为我国Ecovacs科技公司于2013年研发的一款智能清洁机器人——地宝9号，此款机器人采用LDS激光导航系统，能自行构建虚拟室内地图，模拟真实室内环境，准确识别自身位置，划分清扫区域且定制行走路线。图1-4Ecovacs地宝机器人视觉导航是通过自身携带的摄像头来获得环境图像，再实时地通过控制单元来分析、处理图像，得到图像特征，并进行位姿解算实现定位[15]。BostonDynamics公司于2015对高机动性能的四足机器人BigDog进行测试，该机器人通过双目视觉对路面进行识别并完成自身定位，并通过激光传感器感知路人位置，在构建的环境地图上进行路径规划并完成自主运动，如图1-5所示。2013年，我国的“玉兔号”月球车搭载“嫦娥三号”运载火箭成功在月球表面着陆并开展探测工作，如图1-6所示，“玉兔号”采用了视觉和轨迹推算等多种技术，实现在月球表面的精确定位[16]。图1-5Bigdog机器人图1-6“玉兔号”月球车
【参考文献】：
期刊论文
[1]扩展卡尔曼滤波算法在导航中的应用研究[J]. 朱树云,姜静. 自动化应用. 2019(11)
[2]基于新技术与新工艺的地面施工降本增效研究[J]. 王尚帅. 住宅与房地产. 2019(12)
[3]室内导航定位技术研究进展与展望[J]. 高伟,侯聪毅,许万旸,陈玄. 导航定位学报. 2019(01)
[4]陀螺仪的历史、现状与展望[J]. 翟羽婧,杨开勇,潘瑶,曲天良. 飞航导弹. 2018(12)
[5]激光整平机在大面积耐磨地坪施工中的应用[J]. 许树国,朱钰. 工程建设与设计. 2018(05)
[6]建筑行业发展现状与未来战略探析[J]. 蒋万增. 建材与装饰. 2017(36)
[7]导航定位技术的发展史[J]. 王馨,朱丽,刘文婧. 科技与创新. 2014(11)
[8]AGV技术发展综述[J]. 张正义. 物流技术与应用. 2005(07)
硕士论文
[1]空间合作目标单目视觉位姿测量技术研究[D]. 吕耀宇.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2018
[2]月球车视觉导航方法研究[D]. 冯美慧.哈尔滨工业大学 2018
[3]自寻迹机器人小车的设计与关键技术研究[D]. 甘天宇.吉林大学 2017
[4]全向移动机器人惯性导航系统设计[D]. 计怡峰.东南大学 2016
本文编号：2969768
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