基于NVIDIA TX2的线结构光图像信号采集系统设计

发布时间：2022-09-30 22:02

　　涂胶工艺是汽车生产制造的重要工艺之一,该工艺覆盖面广,牵扯技术要求高,一直是汽车生产商长期研究的技术。胶体的三维信息检测是涂胶工艺的重中之重,包括胶高、胶宽、横截面积以及断胶等三维特征。传统人工检测胶体的方法已经被淘汰,新型自主研发的胶体自动实时检测系统的开发需求迫在眉梢。在众多检测方法中基于线结构光的检测方法脱颖而出。在基于线结构光检测的方法中,采集系统的小型化、方便移动、实时性至关重要,使用嵌入式处理器配合板级工业相机以及激光器对胶体进行图像信号的采集可以满足要求。针对汽车零配件胶体三维信息检测面临的缺失高帧率、采集实时性的问题,本文设计了一套线结构光三维检测信号采集系统。该系统以NVIDIA Jeson-TX2主控器为核心,在Linux系统上通过IIC（Inter-Integrated Circuit）接口控制芯片PCA9685输出四路PWM（Pulse Width Modulation）驱动激光器,同时输出两路PWM外部触发两个双目相机,使激光器与相机触发同步,以此实现了四路线结构光采集系统。该系统可以同时对其中两路以灰度重心法提取线结构光中心线,通过以太网TCP（Transm... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 涂胶机器人研究进展
        1.1.3 课题研究意义
    1.2 线结构光的研究现状
        1.2.1 线结构光机器视觉的发展现状
        1.2.2 线结构光三维测量关键技术研究现状
        1.2.3 图像采集系统研究与进展
    1.3 本文研究主要内容及章节安排
第二章 线结构光传感器原理与系统设计
    2.1 线结构光测量原理
        2.1.1 斜入式激光三角法的原理
        2.1.2 线结构光测量原理
    2.2 系统性能要求及分析
        2.2.1 系统总体要求和指标
        2.2.2 系统框图设计要求
    2.3 系统总体方案设计
        2.3.1 系统结构设计
        2.3.2 系统工作流程设计
        2.3.3 关键技术分析
    2.4 本章小结
第三章 硬件系统设计
    3.1 系统主要器件选型介绍
        3.1.1 主控器资源连接介绍
        3.1.2 工业相机介绍
        3.1.3 激光器介绍
    3.2 5V电源设计
        3.2.1 LDO稳压电路
        3.2.2 DCDC稳压电路
        3.2.3 两种方案的比较选择
    3.3 0-5VPWM输出设计
    3.4 电压0-5V转电流0-20MA设计
        3.4.1 芯片XTR111的实现方式
        3.4.2 芯片HX301B的实现方式
        3.4.3 两种方式的选择
    3.5 本章小结
第四章 图像采集系统设计
    4.1 PWM输出软件设计
        4.1.1 IIC总线协议
        4.1.2 PCA9685的初始化
        4.1.3 PWM脉冲输出控制
    4.2 相机采集设计
        4.2.1 相机采集程序设计
        4.2.2 相机与激光器的配合
    4.3 多相机采集设计
    4.4 中心线坐标的提取
        4.4.1 阈值分割
        4.4.2 中心线坐标的提取方法
        4.4.3 灰度重心法在TX2上的实现
    4.5 本章小结
第五章 图像信号的传输和操作界面设计
    5.1 中心线坐标的传输
        5.1.1 网络通讯技术简介
        5.1.2 以太网传输中心线坐标
    5.2 TX2系统与PC机系统界面设计
        5.2.1 QT简介
        5.2.2 TX2系统界面设计
        5.2.3 PC机系统界面设计
    5.3 本章小结
第六章 实验验证与性能分析
    6.1 硬件系统的验证分析
    6.2 图像采集的验证分析
        6.2.1 PWM时序相移测试
        6.2.2 图像采集速度测试
        6.2.3 光条处理传输速度测试
        6.2.4 相机切换测试
    6.3 中心线坐标传输的验证分析
    6.4 系统调试与实验
    6.5 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 本文的主要研究成果
    7.2 本文的不足与展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]Jetson TX2平台的最小应用系统硬件设计[J]. 张永合.  单片机与嵌入式系统应用. 2019(10)
[2]3D全视觉技术在汽车涂胶检测中的应用[J]. 赵宇龙.  汽车工艺师. 2019(07)
[3]车身涂胶无损检测应用开发[J]. 张永锋,尹逸彬,马时寅.  上海汽车. 2019(03)
[4]基于LM2596芯片零起调直流稳压电源的设计[J]. 杨智清,范琦.  电子测量技术. 2018(22)
[5]一种基于机器学习的汽车涂胶缺陷检测研究[J]. 朱立忠,陈美洋.  沈阳理工大学学报. 2018(04)
[6]基于PCA9548的光模块数字诊断FPGA程序设计[J]. 庄洪毅.  仪表技术与传感器. 2018(07)
[7]三线结构光光条中心的提取方法[J]. 吴芳,茅健,周玉凤,李情.  上海工程技术大学学报. 2018(01)
[8]SUV车型车身内板涂胶机器人3D胶枪应用[J]. 何龙,王晓冬,韩仁杰,王爱军,张磊.  现代涂料与涂装. 2017(12)
[9]基于PCA9685的多路舵机控制器设计[J]. 周英路,王志亮,朱松青,高海涛,李永.  南京工程学院学报(自然科学版). 2017(04)
[10]基于Hessian矩阵的线结构光中心线提取方法研究[J]. 李栋梁,唐阳山,黄贤成,朱停仃.  汽车实用技术. 2017(22)

博士论文
[1]北京地区高校、科研机构技术转移模式研究[D]. 许云.北京理工大学 2016
[2]智能化生产力与中国自主创新战略研究[D]. 周良武.华南理工大学 2015

硕士论文
[1]编码结构光投影双目视觉三维测量技术研究[D]. 肖亮.合肥工业大学 2019
[2]高温材料力学性能测试的图像处理算法研究[D]. 柯洁.合肥工业大学 2019
[3]线结构光传感器系统建模与误差分析[D]. 相江.合肥工业大学 2019
[4]基于IIC总线的EEPROM的设计与验证[D]. 阚伟康.西安电子科技大学 2018
[5]基于线结构光的车顶焊缝涂胶机器人系统关键技术研究[D]. 李富强.厦门理工学院 2018
[6]基于LabVIEW的航空舵机测控系统设计[D]. 陈泽建.西北大学 2018
[7]基于结构光双目视觉的绝缘子三维重建[D]. 韩洁.武汉大学 2018
[8]基于线结构光的机器人三维涂胶检测技术研究[D]. 杨瑞鹏.天津工业大学 2018
[9]基于视觉的涂胶检测技术研究[D]. 马潇.天津工业大学 2018
[10]分布式智能照明系统及其控制算法的研究[D]. 王伟.电子科技大学 2017



本文编号：3684354