多目视觉与激光组合导航AGV精确定位技术研究

为进一步提高自动导引车(AGV)的定位精度,提出了一种多目视觉与激光组合导航的精确定位方法。该方法首先提出了一种基于双目视觉实时测量的AGV位姿控制技术,通过多目视觉系统来识别导引线侧的多个圆形标识点完成前瞻预判与精准定姿。采用基于代数距离方差校验的改进型最小二乘拟合椭圆算法来确定各标识中心坐标,结合激光扫描与视觉定位信息,采用无迹卡尔曼滤波算法进行多传感器信息融合,最终实现精确定位。实验结果表明:使用该方法后定位精度明显得到提高,控制曲线更为平滑,定位鲁棒性更好,姿态调整精度可达±0.5°,停车定位精度可达±1 mm。     

基于视觉定位的AGV定位精度提高方法

当前国内外标准化的AGV导航产品的实际应用定位精度约为±10mm,无法满足柔性生产线夹具更换的高精度对接作业需求.为了提高AGV的定位精度,在融合视觉图像精确定位、快速识别、强纠错的特性基础上,设计了基于DM码的Mecanum轮式AGV视觉二次定位算法.实验结果表明:设计的视觉二次定位算法可将AGV的最终定位精度从(△x,△y,△w)=(±20 mm,±20 mm,±2°)提高到(±3 mum,±2 mm,±0.1°),验证了该方法的有效性和可行性.     

单舵轮AGV路径跟踪方法的研究

路径跟踪是AGV的基本功能模块之一,其主要功能是根据导航传感器的返回信号,实时计算并修正行走位置偏差,使AGV沿规定的导引路径行驶.其中,实时定位方法是路径跟踪技术的基础与核心.本文针对单舵轮AGV,提出了一种基于编码器信号计算的三自由度实时定位方法,通过定位信息互补,可以使AGV路径规划更加灵活,定位精度得到提高.     

基于平面投影的单目视觉AGV定位算法

视觉定位是AGV视觉导航研究领域的重要问题,目前,视觉定位方法主要是通过对摄像机进行标定求取相机内外参数,过程复杂,计算量大。文中针对移动机器人AGV提出一种基于平面投影原理的单目视觉定位方法,建立了摄像机投影模型,由一个参考平面连接图像平面与现实平面,应用平面投影原理求解像素点与空间点的映射关系。实验结果表明,该方法可靠性强,计算简单,且具有较好的定位精度,可以满足AGV的定位系统要求。     

视觉导引AGV的数字图像处理

自动引导车(AGV)的视觉导引方式具有信息量大和引导柔性等优点.视觉导引方式中导引图像的处理技术处于很重要的地位.本文介绍AGV视觉导引系统的原理,并针对视觉导引AGV的数字图像进行了噪声滤波、二值化、边缘检测和直线拟合等.通过在自主研制的小车样机上进行试验,验证了图像处理过程的准确性和实时性,表明该方法具有良好的使用效果.     

基于反射标记物的激光导引AGV全局定位方法研究

定位是自动导引车(AGV)的重要问题之一,其目的是求解AGV在地图中的绝对坐标信息。定位问题分为全局静态定位和实时动态定位。针对基于反射标记物的激光导引AGV,提出一整套全局定位方法。将照射在反射标记物的二维激光雷达原始数据点进行优化处理,提出一种二次分类的匹配算法,将局部反射标记物的身份进行识别,通过三点定位算法对AGV的绝对坐标信息进行求解,从而实现AGV的全局定位。     

基于视觉的AGV自动运输车道路识别技术研究

通过自动引导车(AGV)采集的烟草车间道路图像进行边缘提取和图像平滑,获得良好的梯度图像。根据道路特征采用Sobel算子增强道路边缘,使用直线模型进行边缘拟合,以减少图像处理时间和提高道路识别的可靠性。AGV导航实验表明,该方法具有良好的实时性、可靠性和鲁棒性,能精确定位目标边缘,达到了预期的效果。     

基于火星探测的人工标志识别定位

为了实现火星探测中巡视器以及着陆器上人工标志的识别定位,结合好奇号火星车的人工标志特征和火星环境的特点,提出一种人工标志两步识别定位方法。第一步是在图像中识别人工标志并进行初步定位。该步骤通过图像边缘检测,提取并跟踪各轮廓边界。针对人工标志存在的沙尘附着、光照不均、以及阴影遮挡等问题,提出一种基于火星环境的自适应边缘检测方法。采用最小二乘椭圆拟合方法对每一个轮廓边界进行椭圆拟合,将拟合所得的椭圆参数作为标志的初步定位结果。第二步是对各人工标志进行精确定位。根据初步定位的椭圆参数进行图像分割。考虑标志中心为两条直线的交点,故采用Hough变换对各分割出的图像块进行直线检测,并对交点进行重定位,从而得到人工标志的精确位置。对好奇号火星车的标志图像进行了试验,结果表明:提出的方法能够检测存在较大变形的人工标志,对标志中心的定位精度稳定在1个像素以内。该对沙尘附着、光照以及阴影遮挡具有一定的鲁棒性,基本满足火星探测中人工标志定位的精度和鲁棒性要求。     

基于图像引导的自动导引小车系统设计

图像导引作为自动导引小车AGV众多的导引方式的一种，以其方便灵活性得到了极大的关注和研究。采用联DSP视觉导引系统以及光流场的计算方法，用于AGV的运动物体目标检测以及碰障预测。     

基于光照约束的AGV视觉导引非均匀光照增强方法

为解决视觉导引AGV采用环形LED阵列光源照明方式时产生的非均匀光照和高光问题,提出了一种基于光照约束的图像处理方法。首先建立了远场景环形LED光源的光照模型,根据单色漫反射模板图像,采用Levenberg-marquardt法估计出光照模型的参数,再通过基于平均辐照度的归一化方法去除非均匀光照的影响,并对彩色图像中需增强的颜色色度分量进行补色以解决高光现象。实验结果表明:该方法能有效提高图像处理过程中路径特征提取的可靠性。     

基于双线激光基准的盾尾间隙测量方法研究

针对现有众多盾尾间隙自动测量方法中普遍存在的精度低和可靠性差等问题,提出了一种基于双线激光基准标尺的视觉测量新方法。通过两道平行布设的窄线形激光构建观测基准,利用传统图像处理技术捕获盾壳与管片的关键特征,结合标尺反算误差补偿技术,实现在盾构掘进过程中盾尾间隙测量值的高精度实时解算。现场实验表明,本文所提出的方法的重复性测量精度优于1.2 mm,绝对测量精度优于2 mm,测量误差小于1.5 mm,该方法可以实现盾尾间隙自动化实时精确测量且具备较高的可靠性,现已应用在我国多个地铁隧道施工现场。     

全方位自动导引车的导航与控制系统研究

为了提高全方位自动导引车(AGV) 的导航精度和实时性,文中对其导航和控制系统进行了深入研究。首先,对基于麦克纳姆轮的全方位AGV 进行了运动学分析,建立了运动学模型;随后,使用卡尔曼滤波对两种不同原理的定位方式进行了融合,弥补了二者各自的不足,在保证定位频率的前提下,提高了定位精度和鲁棒性;使用PID 控制实现了全方位AGV 的路径跟踪,实现了系统的自动控制;最后,在实验中验证了算法的有效性。经过测试,全方位AGV 行驶精度可以达到10 mm,导航和控制系统具有良好的稳定性和实时性。     

采用红外扫描激光与超声技术的室内空间定位

为了解决当前定位方法无法兼顾高精度、高集成度、多任务性、实时性测量的问题,提出了一种基于激光测距原理的室内空间定位系统。该方法通过单台测量基站向被测空间内发射旋转扫描红外激光信号以及超声脉冲信号,采用旋转扫描红外激光形成多平面约束,采用高精度超声测距形成距离约束。然后,将多平面约束与距离约束相耦合,得到测量靶标的非线性约束方程组。最后,利用非线性最优化算法解算得到测量靶标的精确空间坐标。该方法仅采用单台测量基站即可完成全周向、多任务实时性的空间测量与定位。采用激光跟踪仪系统作为比对基准验证了本方法的测量精度及可靠性。结果显示,在5m的被测空间内,其定位测量误差在0.3mm以内,可满足大多数工业测量应用场合需求。与传统的室内定位方法相比,本方法极大地提高了测量系统的集成度以及测量效率,为全站式空间定位方法提供了新的思路。     

机器人视觉装配中的精确定位策略研究

针对自动导航小车存在定位不精准的问题，通过机器视觉方法来校正小车位姿。从源图像中识别出定位孔的像素坐标并计算转换到全局坐标系下，通过多组匹配点计算小车实际位姿。在分析相机标定与位姿计算过程中可能引入误差的基础上，提出相应误差消除策略。通过实验，验证了视觉标定结果的可靠性和误差消除算法的正确性，为视觉引导下的机器人装配工作提供了依据。     

基于彩色图像的高速目标单目位姿测量方法

针对风洞分离实验对于视觉测量系统的高精度、大视场、高速的测量要求,提出一种基于单目摄像机的风洞运动目标位姿测量方法。该方法利用单目摄像机进行运动目标位姿信息测量,相比于双目测量方法具有设备简单、视场大的优点。首先提出一种基于靶标特征点相互约束关系的参数优化方法,采用复合式靶标实现摄像机的快速高精度标定;针对目标运动图像处理,提出一种基于图像差叠法和标记点位置估计的图像快速分割与目标定位方法,实现图像特征的快速准确定位;针对单目测量要求及目标运动特性,提出一种基于方向估计标记点布局方式,实现合作标记点的快速识别和提取;最后利用单目视觉原理求解运动目标的位置和姿态信息,通过实验室模拟实验完成了测量系统的精度验证,在1 m×1 m视场范围内,其位移测量精度可达到0.19 mm,俯仰和偏航角测量精度可达到0.18°。     

基于惯性和视觉复合导航的自动导引小车研究与设计

自动导引小车(AGV)作为智能制造的重要物料搬运设备,其导航精度及路径柔性配置性能制约了其在智能制造领域的应用范围。针对这一问题,提出了基于惯性和视觉的AGV复合导航方法,利用两种导航技术的互补优势,实现高精度导航定位,提高了AGV对工作环境的适应能力和可靠性。在此基础上,利用二维码标签构建了AGV工作栅格地图,实现了AGV行驶路径的柔性配置。测试表明复合导航方法具有纵向5mm、侧向10mm、方向偏差1°的导航定位精度。     

基于模糊自适应联合卡尔曼滤波算法的列车测速测距信息融合（英文）

高速列车的测速定位精度直接影响着列控系统的控制精度和行车效率,为了提高列车自主控车能力,本文以GPS辅助速度传感器、雷达进行组合测速定位,以提高测速定位精度并减少对地面设备的依赖。针对卡尔曼滤波在统计特征变化时滤波精度下降的问题,运用模糊综合评判方法对子滤波器进行评价,根据滤波置信度动态调整信息分配系数,提高该系统的融合精度和容错性;当子滤波器处于次优状态则进行协方差成形自适应滤波,依据最小化代价函数获得误差协方差的调节因子,来提高实测残差方差和系统递推残差的匹配度,增强滤波精度。仿真结果表明,本文提出的改进滤波算法能够有效跟踪系统变化情况、明显增强滤波精度及提高测速定位精度。     

基于iGPS的煤巷狭长空间中掘进机绝对定位精度研究

为解决目前掘进机定位方法中存在的非坐标化测量、自动化程度低、易被障碍物遮挡等问题,提出一种基于室内定位系统的掘进机定位方法。该方法将激光接收器安装在掘进机机身固定位置处,通过测量激光接收器在发射站坐标系下的三维坐标,实现对掘进机的绝对定位。基于随机误差建模理论推导双发射站坐标测量的误差传导公式;针对目前室内定位系统绝对测量精度检测方法在狭长空间应用中的局限性,结合测量精度理论分析结果,提出一种适用于狭长空间的绝对测量精度检测方法。实验数据表明,双发射站测量系统在1.2m间距下,发射站与掘进机相距17m时Y轴定位精度优于10cm,X、Z轴定位精度优于2cm。     

直线超声电动机驱动的平面3-PRR并联平台视觉精密定位

提出一种直线超声电动机驱动的平面3-PRR并联平台,研究并联平台视觉精密定位技术。给出并联平台结构并采用矢量链法得到并联平台运动学模型。针对并联平台动平台位姿测量问题,利用视觉系统作为反馈单元,通过图像处理技术对动平台上的人工特征中心定位,实现对动平台位姿精确测量;针对传统PID关节控制器在实际控制中问题,采用基于扰动观测器的并联平台支链控制器模型。试验结果表明：对于目标位置为(20 mm,20 mm),并联平台半闭环控制精度约为±500 µm,而通过视觉定位精度达到±5 µm。视觉定位较半闭环控制大幅提高了并联平台定位精度,能够满足并联平台大行程、高精度定位的需求。