基于雙目視覺(jué)的鐵路貨物定位及裝載系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著鐵路運(yùn)輸?shù)目焖侔l(fā)展和鐵路的幾次大提速，對(duì)鐵路貨物裝載的效率提出了越來(lái)越高的要求。本文設(shè)計(jì)了一種鐵路貨物定位和裝載系統(tǒng)，操作人員在為待裝載的貨物綁定吊裝繩索時(shí)，安放好特征板，系統(tǒng)定位到待裝載的貨物并將其裝載到目標(biāo)車(chē)廂中。然后系統(tǒng)裝載下一個(gè)貨物，直至全部貨物裝載完畢。
　　本文首先敘述了鐵路貨車(chē)貨物裝載的現(xiàn)狀，根據(jù)鐵路貨場(chǎng)提出的“自動(dòng)裝載”和“快速裝載”的要求，設(shè)計(jì)了以工控機(jī)為核心，以雙目相機(jī)為檢測(cè)手段，結(jié)合相應(yīng)的硬件設(shè)備和操作硬

2、件設(shè)備的軟件系統(tǒng)的鐵路貨物定位及裝載系統(tǒng)。本系統(tǒng)通過(guò)雙目視覺(jué)，對(duì)空閑車(chē)廂、吊鉤和待裝載貨物進(jìn)行定位。相比于通過(guò)單目相機(jī)、傳感器或者結(jié)合單目相機(jī)和傳感器的方式進(jìn)行的定位，雙目視覺(jué)有穩(wěn)定性好，準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，能夠避免在系統(tǒng)運(yùn)行中因?yàn)槎ㄎ徊粶?zhǔn)而出現(xiàn)錯(cuò)誤動(dòng)作的情況。然后對(duì)系統(tǒng)的硬件和軟件部分做了詳細(xì)介紹。硬件部分以工控機(jī)為核心，利用相機(jī)拍攝檢測(cè)區(qū)域的雙目視覺(jué)圖像，根據(jù)圖像檢測(cè)結(jié)果工控機(jī)通過(guò)USB數(shù)據(jù)模塊控制伺服電機(jī)、氣缸等器件來(lái)完成吊裝設(shè)備動(dòng)作

3、。系統(tǒng)的特征板是繪制了特定圖案的塑料板，方便系統(tǒng)檢測(cè)吊鉤和待裝載貨物位置。軟件部分包括相機(jī)標(biāo)定模塊、裝載過(guò)程控制模塊、圖像信息處理模塊、車(chē)廂貨物位置檢測(cè)模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。相機(jī)標(biāo)定用來(lái)計(jì)算雙目相機(jī)參數(shù)；通過(guò)檢測(cè)到的位置信息和USB模塊的輸入信號(hào)來(lái)控制吊裝設(shè)備動(dòng)作；通過(guò)相機(jī)拍攝的圖像檢測(cè)出貨車(chē)車(chē)廂、吊鉤和待裝載貨物的位置；雙目視覺(jué)圖像特征點(diǎn)檢測(cè)與匹配是在FAST算法基礎(chǔ)上做的改進(jìn)，增加了尺度不變性和匹配精度；利用拍攝的貨車(chē)車(chē)廂圖片檢測(cè)車(chē)廂

4、中的鋼卷貨物位置；將檢測(cè)的鋼卷位置結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。
　　本文設(shè)計(jì)的鐵路貨物定位及裝載系統(tǒng)有以下創(chuàng)新點(diǎn)：
　　(1)在理論方面，本設(shè)計(jì)對(duì)FAST算法引入了尺度不變性，并通過(guò)構(gòu)建特征矢量、計(jì)算矢量間余弦值和建立方向直方圖等方法提高匹配精度，通過(guò)最小二乘法恢復(fù)空間點(diǎn)的三維信息。
　　(2)在應(yīng)用方面，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了貨物定位和自動(dòng)裝載，操作人員按下操作臺(tái)上自動(dòng)裝載按鈕后，系統(tǒng)會(huì)定位到待裝載貨物并將其自動(dòng)裝載到目標(biāo)貨車(chē)車(chē)廂中，