機(jī)器人3D視覺(jué)傳感器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，機(jī)器人對(duì)于視覺(jué)方面有了越來(lái)越高的要求。特別是對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人，利用3D視覺(jué)傳感器建立地圖的能力直接決定了機(jī)器人的智能化程度。然而由于目前市面上的3D視覺(jué)傳感器大都價(jià)格高昂，限制了其在科研、商用和民用等機(jī)器人上的廣泛應(yīng)用。
　　本文基于激光三角法測(cè)距原理，采用Arduino due微控制器、HC-05藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)串口、SG90舵機(jī)和PTC視頻采集芯片，開(kāi)發(fā)了一款低成本高拓展性的3D一字線(xiàn)激光視覺(jué)

2、傳感器，并且測(cè)量精度和掃描速度可通過(guò)上位機(jī)遠(yuǎn)程控制。整個(gè)傳感器系統(tǒng)主要由激光光學(xué)測(cè)量設(shè)備、邏輯控制及線(xiàn)程調(diào)度單元、藍(lán)牙及串口通信模塊、圖像處理及點(diǎn)云算法單元、機(jī)械結(jié)構(gòu)及電機(jī)傳動(dòng)設(shè)備和MeshLab上位機(jī)等組成。
　　首先，本文完成了基于點(diǎn)光源激光三角法測(cè)距原理的一字線(xiàn)激光掃描模型設(shè)計(jì)，使攝像頭的單張照片能夠同時(shí)測(cè)量一條直線(xiàn)上的各采樣點(diǎn)到傳感器的距離。然后，設(shè)計(jì)了主控器的數(shù)據(jù)采集和邏輯處理單元，負(fù)責(zé)連續(xù)實(shí)時(shí)地從攝像頭高速UART獲取

3、視頻信息，同時(shí)接收上位機(jī)通過(guò)藍(lán)牙發(fā)來(lái)的測(cè)量格式指令，并據(jù)此控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和角度。接著，在Arduino上實(shí)現(xiàn)了JPEGLIB庫(kù)，將JPEG壓縮數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為BMP像素點(diǎn)格式，并經(jīng)過(guò)平滑和濾波處理后，通過(guò)高斯擬合法和傅里葉相位平移法進(jìn)行目標(biāo)特征提取，得到一組點(diǎn)云陣列。然后，對(duì)各個(gè)時(shí)刻電機(jī)轉(zhuǎn)角的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)三角網(wǎng)算法分級(jí)壓縮為Octrees八叉樹(shù)格式，并生成K-D樹(shù)。最后，通過(guò)藍(lán)牙串口將點(diǎn)云數(shù)據(jù)發(fā)送到Labwindows并顯示在MeshLab