基于机器视觉的中央空调风管清洁机器人测控系统研究

【摘要】： 随着社会经济的发展和科学技术的日益进步,中央空调因为具有节约能源、运行可靠等优点,普及使用率越来越高。中央空调在带给人们生活便利的同时,由于清洁率不足,其风管成为灰尘、病菌等的藏身之处,严重威胁到人体的健康。现阶段,随着重视程度的提高,水平管道清洁机器人的技术相对成熟,但由于垂直管道本身结构特性的限制,相应的清洁机器人的研究尚处于起步阶段。 本文以自行设计的一套中央空调垂直通风管道清洁机器人为对象,对机器视觉检测与控制系统进行了研究,简要介绍了该机器人的组成,重点在以下几个方面进行了深入探讨: 首先,介绍了清洁机器人机器视觉检测系统的构成和实现,依据机器视觉的性能指标,分析了机器视觉系统的基本功能,主要包括图像预处理和图像匹配两方面。在图像预处理部分先把采集的通风管道内壁图像进行转换,根据通风管道内壁图像的特点和试验的处理效果,经过对比而选择了中值滤波方法来滤除噪声,并选用拉普拉斯算子对图像进行锐化。 其次,在图像匹配部分依据图像的基本特征,分析了三种匹配方法。基于颜色特性的图像匹配是利用颜色直方图信息,不考虑颜色的位置信息,计算量大而速度慢,存在对风管内壁的凸起、凹陷和其它附着物不能准确识别的不足;基于直方图特性的匹配只考虑图像的灰度信息,运算速度很快,仍存在着对风管内壁的凸凹部分及附着物无法识别的缺陷;在分析上述两种算法的基础上提出了一种改进的算法,它能够弥补上述算法的不足之处,但需要改进算法来提高计算的快速性。 最后,在对清洁机器人机器视觉系统研究的基础上,设计了清洁机器人的控制子系统,它主要包括对机器视觉的检测和机械运动部件的控制。设计的控制器是主从控制系统,它们之间通过总线连接,保证系统控制信号传输的准确性和机器人运行的平稳性。 本文探讨了机器视觉在清洁机器人中的应用,在MATLAB中对算法进行验证,然后集成到Visual C++ 6.0中。对CCD摄像机采集的图像从计算的准确性和实时性等方面进行了对比分析,提出了一些实用的方法并通过试验进行了验证,对相关领域的应用具有一定参考价值。 【关键词】：清洁机器人 机器视觉 图像预处理 图像匹配 直方图 检测控制系统
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 前言9-17
• 1.1 课题来源9
• 1.2 中央空调清洁的现状9-10
• 1.3 国内外中央空调清洁机器人的研究现状10-14
• 1.3.1 国外中央空调清洁机器人的研究现状10-12
• 1.3.2 国内中央空调清洁机器人的研究现状12-14
• 1.4 机器视觉的研究现状和应用14-15
• 1.4.1 机器视觉的研究现状14
• 1.4.2 机器视觉的应用14-15
• 1.5 本课题的研究目标与研究内容15-16
• 1.5.1 本课题的研究目标15
• 1.5.2 本课题的研究内容15-16
• 1.5.3 本课题的研究意义16
• 1.6 本章小结16-17
• 第二章 清洁机器人机器视觉检测系统的实现17-23
• 2.1 清洁机器人系统简介17-19
• 2.1.1 支撑机构17-18
• 2.1.2 传动系统18
• 2.1.3 清洁机构18
• 2.1.4 控制系统18-19
• 2.2 清洁机器人机器视觉的性能指标19-20
• 2.2.1 照明和摄像机的选择19-20
• 2.2.2 系统性能分析20
• 2.3 清洁机器人机器视觉系统简介20-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 清洁机器人机器视觉的图像预处理23-36
• 3.1 图像的预处理23-24
• 3.1.1 图像预处理的基本知识23-24
• 3.2 图像预处理常用的方法24-25
• 3.3 本课题的图像预处理25-35
• 3.3.1 通风管道内壁图像的转换25-26
• 3.3.2 通风管道内部图像的噪声消除26-30
• 3.3.3 通风管道内壁图像的锐化30-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第四章 清洁机器人机器视觉的图像相似度匹配36-55
• 4.1 基于机器视觉的颜色特性匹配36-42
• 4.1.1 颜色特性匹配原理及实现36-41
• 4.1.2 匹配结果分析41-42
• 4.2 基于机器视觉的直方图特性匹配42-45
• 4.2.1 直方图特性匹配原理及实现42-45
• 4.2.2 匹配结果及分析45
• 4.3 基于机器视觉图像匹配的一种改进算法45-53
• 4.3.1 本算法提出的背景和算法的总体思想45-46
• 4.3.2 本算法采用的图像分割方法46-48
• 4.3.3 本算法对图像的后续处理48-49
• 4.3.4 图像匹配及结果分析49-53
• 4.4 本章小结53-55
• 第五章 清洁机器人控制系统设计55-64
• 5.1 清洁机器人控制系统简介55-56
• 5.2 控制器硬件设计56-57
• 5.2.1 驱动电机的选择56-57
• 5.2.2 位置传感器和姿态传感器的选择57
• 5.3 控制器软件设计57-63
• 5.3.1 清洁机器人的工作流程57-58
• 5.3.2 上位机和下位机的通讯协议58-59
• 5.3.3 软件设计59-63
• 5.4 本章小结63-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 6.1 课题研究的主要内容64-65
• 6.2 后期工作展望65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70
• 个人简历70

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

管道机器人检测系统研究    白素平;杨晓月;阎钰锋;

图像和机器视觉技术概述    曹国斌;刘雪蛟;王花;

机器视觉技术及其应用概况    陈发东;张晓芳;赵寰宇;张涛;于国英;

基于改进的二维Otsu法的图像分割法    王凤朝;黄树采;韩朝超;

空调通风系统清洗规范的制定和理解    李德福

通风管道清洗机器人专利技术研究与应用    毛立民

基于图像相似的薄膜激光损伤识别    何长涛;马孜;陈建国;肖琦;赵汝进;

国外工业机器人发展态势分析    金茂菁,曲忠萍,张桂华

数学形态学在图像处理中的应用    王树文,闫成新,张天序,赵广州

基于遗传算法的模糊熵图像分割算法    芦丽明,李言俊

基于机器视觉的产品检测技术研究    张强

基于机器视觉的工件检测技术研究    高晟丽

壁面清洗机器人的视觉导航系统设计    饶冀

基于小波去噪和机器视觉的边缘检测    邢青青;罗新斌;

注塑制品表面缺陷自动识别软件的构建    刘斌;孙加伟;吴盛金;

基于DirectShow的MPEG-4监控系统的设计与实现    钟礼秋;马争;

基于DirectShow框架的视频监控系统    周慧;杨杰;

基于GPRS的远程报警视频监控系统    刘文萍;杨学超;王景中;孟丹;

远程视频监控系统中网络通信模块的设计    张明杰;

基于TMS320C6701的实时视频监控系统的设计    张鹏宇;刘德超;

基于图像融合技术的步态识别    王立;

有毒气体扩散风险分析模型探析    刘凯歌;

高动态下直扩信号的快速捕获    朱汉云;蔡凤丽;

工业机器人在噪声测量上的应用研究?    崔博文;陈剑;陈心昭;

高分辨率软X射线显微成像下细胞的自动提取?    谭守标;霍剑青;郝建;王晓蒲;赵永飞;谢行恕;

基于相位相关和SURF算法的关键帧实时匹配研究    刘善磊;张亮;

基于特征不变量的目标识别定位方法研究    季铮;张剑清;詹总谦;

基于单目视觉的机器人动态目标识别与跟踪    刘磊;王永骥;

基于自适应噪声检测的彩色图像插值滤波算法    周艳;唐权华;金炜东;

基于DM643自动追踪系统的设计及图像处理算法研究    郝仁剑;张婷;李佳洪;罗马思阳;

基于NMI特征匹配及位置预测的目标自动跟踪及其DSP实现    陈文颉;刘劲;甘名刚;

考虑地面影响因素的轮式机器人轨线跟踪控制联合仿真    方浩;李路;贾睿;窦丽华;

基于虚拟样机的全方位移动平台运动控制研究    张豫南;王双双;张健;宋杰;

引线键合视觉检测关键技术研究    孔凡芝

基于视觉测量的快速再制造成形系统关键技术研究    王文标

基于单目视觉的散焦测距算法的研究    董杰

三维信息获取技术中定标与图形包含问题的研究    孙贤斌

纹理建模与图切分优化方法研究    韩守东

基于外骨骼机器人技术的人体手臂震颤抑制关键技术研究    孙建

高寒山区降水垂直分布规律及融雪径流模拟研究    穆振侠

基于群体智能的机器视觉的关键技术研究    陈志国

复杂背景下树木图像提取研究    王晓松

基于压缩采样的比幅测向方法研究    杨瑞明

基于数字图像的冬小麦、夏玉米长势远程动态监测技术研究    马彦平

基于颜色和纹理特征的竹条分级方法研究    曾传华

基于多源信息融合技术的板栗分级检测方法研究    展慧

水下作业机械手抓取力伺服控制的研究    汪步云

基于图像处理的型面联接件检测技术研究    饶吉来

白细胞图像语义识别分类的研究    廖甜甜

基于OpenCV的物体三维检测系统研究    邓小铭

基于立体视觉的三维重建方法研究    陈忠翔

基于H.264的视频实时传输系统研究与设计    刘光

基于被动式四足机器人的运动学及动力学分析    雷云云

火炮炮膛质量检测技术研究    马宏,潘毓学,白宝兴,车英

炮管直线度激光检测设备研究    马宏,潘毓学,车英,李兰,周建民

基于遗传算法的最佳熵阈值图像分割法    种劲松,周孝宽,王宏琦

机器视觉中的图像采集技术    刘焕军,王耀南,段峰

全帧读出型面阵CCD光电传感器在图像采集中的应用    王金刚,李伟,刘颖

新型数字CCD相机及其图像数据传输卡设计    宋志平 ,洪津 ,乔延利 ,钱伟 ,周文勤

自动消除DSA图像中运动伪影的方法    李雯;聂生东;

基于数学形态学的深度图像分割    邓世伟，袁保宗

形态学准圆结构元素和骨架的研究    许超

使用高效的c均值聚类算法的图象阈值化方法    刘健庄,涂予青

机器视觉在线玻壳分类计数及数据管理系统的研究    吕岳军

基于嵌入式系统的机器视觉及其在机器人控制中的应用    王建华

多源遥感影像配准与融合技术的研究    邢帅

基于机器视觉技术的嵌入式系统研究    仲林国

计算机视觉技术在齿轮测量中的应用研究    岳卫宏

基于地面特征识别的室内机器人视觉导航    杜娟

深亚微米级IC晶片缺陷检测的机器视觉系统    刘润予

机械结构与系统精度通用计算法及其应用——机器人机构误差分析与计算    刘密英,黄家贤,叶琪根

机器人机构学基础    罗学明

小型工业机器人的设计状况与前景    王楠;

蠕动式管内移动机构的一种模型    于殿勇，郑钢铁，孙序梁

人机合作机器人重力平衡设计    罗杨宇;李金泉;王健美;杨向东;陈恳;

机器人理论关节参数的标定方法及软件设计    周学才,谢存禧

机器人系统的KED方程及其求解    金万敏;姜剑虹;

机器人机构动力学正问题的回转键合图法    王中双,陆念力,徐长顺

一种砌砖机器人的结构设计    沈孝芹;于复生;张健;

一种解析和数值相结合的机器人逆解算法    刘达;王田苗;

比赛用手动机器人机构的设计与制作    李琳;张铁;叶凯麟;谢存禧;

基于虚拟现实的灾难救援机器人实时感知与判定系统研究    王明辉;李斌;王楠;

中国有必要用机器人吗?——多关节机器人的开发    马书根;

周期信号扰动法应用于机器人机构混沌运动的控制    李立;张登材;刘朝晖;陈永;

机器人奇异位形研究的线几何法    方跃法;孙宇;查建中;

助餐机器人控制系统快速原型设计研究    赵奇;李彦涛;张立勋;

冗余度多重组合八面体机器人的运动学求解    吴江;徐礼钜;

DELTA并联机器人最大内切工作空间的几何求解    刘辛军;汪劲松;米浦波;王立平;

机构设计课程教学的体会    李瑞琴;赵学镛;

并联Stewart机器人的自抗扰控制技术及其应用    张永芳;吕延军;段宝岩;

给机器人插上理想    

边建院边研发催生一批科研成果    记者　杨柳纯

深圳“源头创新”主力军展雄姿    本报记者 杨柳纯通讯员 覃善萍

机器人 工业生产的“生力军”    郑东鸿 于海

哈工大机器人“走”出实验室    记者 胡斌

机械科学家、教育家张启先院士逝世    

液体环境下螺旋管道机器人的研究    梁亮

仿青蛙跳跃机器人的研制    王猛

自行车机器人非线性系统的控制及实现    于秀丽

风机叶片打磨机器人的控制研究    卜迟武

微型胃肠道疾病诊疗机器人系统及其实验研究    林蔚

输电线路除冰机器人抓线智能控制方法研究    魏书宁

壁面自动清洗机器人关键技术研究    王妹婷

面向地下巷道的侦察机器人及其关键技术研究    刘刚峰

面向地下巷道的侦察机器人及其关键技术研究    刘刚峰

少自由度机器人机构一体化建模理论、方法及工程应用    刘海涛

A公司服务机器人市场营销策略研究    李来锡

多功能护理服务机器人的设计与研究    白建军

自行车机器人的建模与仿真    邹俊

四轮机器人着地模型及控制方法研究    顾彪

轮履变结构反恐机器人设计与研究    李海泓

翻转式炉膛清灰机器人的设计    程向丽

煤矿井下搜救探测机器人可重构运动系统    王晓

微型小肠机器人运动系统的设计及实现    李琳娜

轮履复合机器人的机械结构设计及特性分析    司跃元

弹吉他机器人的行走研究    王俊光