面向二维码定位的嵌入式视觉传感器研究与开发

发布时间：2021-05-15 06:38

　　随着信息化技术及工业自动化的飞速发展,移动机器人的应用越来越广泛。目前,移动机器人在工业、电力、制造、服务、医疗和物流等许多领域有着广泛应用,通过移动机器人的智能搬运能力扩展人类的工作能力、提高生产效率、推进信息化管理和生产,减轻或取代人类的繁重劳动。在移动机器人技术中定位属于核心技术之一。当前解决移动机器人定位问题较常用的技术就是二维码定位技术。本文针对室内移动搬运机器人的需求,研制了一款基于赛灵思公司公司（Xilinx）可扩展处理平台Zynq-7000的模块化嵌入式二维码定位传感器。根据室内移动机器人的工作场景以及对传感器的电气指标要求,确定传感器系统的功能和性能指标。采用DM（Data Matrix）码作为传感目标,选用MT9V034作为图像传感器。本文设计了传感器的硬件电子电路、软件、算法以及结构,完成了传感器的硬件和结构的加工打样、组装、标定以及测试工作,完成了Zynq-PS部分的linux系统移植、Zynq-PL部分的FPGA部分开发、软件及算法开发。同时设计了传感器配套的二维码图形并打样。本设计着重分析了DM码图像的滤波、二值化、边缘检测、特征识别、影射变换、定位和解码。... 

【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】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究背景
        1.1.3 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外移动机器人定位技术研究现状
        1.2.2 国内移动机器人定位技术研究现状
        1.2.3 国内外移动机器人二维码定位技术研究现状
    1.3 国内外研究现状分析
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 传感器硬件设计
    2.1 传感器需求分析
    2.2 处理器和图像传感器选型设计
        2.2.1 处理器选型
        2.2.2 图像传感器选型
    2.3 硬件电路设计
        2.3.1 硬件总体架构设计
        2.3.2 电源设计
        2.3.3 SD卡存储电路设计
        2.3.4 图像传感器电路设计
        2.3.5 补光LED电路设计
        2.3.6 CAN通信接口电路设计
        2.3.7 HDMI调试接口电路设计
        2.3.8 千兆网口电路设计
    2.4 结构设计
    2.5 本章小结
第3章 传感器定位与二维码识别
    3.1 二维码方案设计
        3.1.1 二维码码型选择
        3.1.2 二维码图像模型设计
    3.2 传感器建模与标定
        3.2.1 传感器建模
        3.2.2 传感器标定
    3.3 定位与二维码识别算法架构
    3.4 图像二值化
    3.5 图像滤波
    3.6 图像边缘检测
    3.7 传感器定位算法
        3.7.1 提取DM码轮廓中的角点
        3.7.2 从轮廓中找出满足L的三个角点
        3.7.3 判断三个端点是否组成L形
        3.7.4 校验L形是否所求
        3.7.5 射影变换与位姿计算
    3.8 DM码解码
    3.9 本章小结
第4章 传感器软硬件协同设计
    4.1 软硬件协同设计整体方案
    4.2 AXI总线和VDMA
        4.2.1 AXI总线
        4.2.2 VDMA
    4.3 软件设计
        4.3.1 视觉传感器驱动
        4.3.2 Linux系统移植
        4.3.3 通讯协议设计与实现
    4.4 FPGA算法加速
    4.5 本章小结
第5章 传感器样机调试与实验
    5.1 样机装配调试
    5.2 相机标定测试
    5.3 图像识别算法测试
    5.4 传感器性能测试
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表其它成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]AGV引爆物流智能化革命[J]. 金亚萍.  机器人产业. 2017(02)
[2]铁路物流基地规划与布局的探讨[J]. 唐昊.  铁道货运. 2015(12)
[3]二维条码技术的发展及应用[J]. 肖琳,汪星一.  内江科技. 2008(11)

硕士论文
[1]基于视觉的车载行人检测系统软硬件协同设计[D]. 徐杭.广西师范大学 2018
[2]基于Zynq可扩展处理平台的二维码识别器设计与实现[D]. 李良成.山东大学 2018
[3]基于单目视觉的环境特征提取与位姿估计算法研究[D]. 冯剑锋.浙江理工大学 2018
[4]基于室内环境的信息融合移动机器人自主导航研究[D]. 王光庭.山东理工大学 2018
[5]基于ROS的移动机器人建图导航技术研究[D]. 许玉龙.哈尔滨工业大学 2017
[6]月面巡视器同时定位与制图算法研究[D]. 郑寒.哈尔滨工业大学 2017
[7]基于视觉的室内自主侦查飞行器设计与研究[D]. 何科君.西南科技大学 2017
[8]基于RGB-D图像的SLAM问题关键技术研究[D]. 王剑楠.南京航空航天大学 2017
[9]智能仓库管理系统中的机器人定位[D]. 施志华.哈尔滨工业大学 2010
[10]轮式移动机器人的智能控制与无线遥控的研究[D]. 要小鹏.西安理工大学 2006



本文编号：3187147