视觉伺服课程设计(哈工大)

初始位置为（0，0）的输出：
初始位置为（0，-2）的输出：
5.3 加入白噪声后的仿真输出
加入噪声后的速度V
加入噪声后V的误差
加入噪声后的跟踪轨迹
初始位置为（2，1）的轨迹
谢谢观看！
3.1 问题描述
3.2 编程思想和算法
3.3 流程图
3.1 问题描述
假设气浮台顶部有4个特征实心圆，圆心构成正
方形，边长为20cm，圆直径为2cm。试通过图像 处理识别。可在白纸上分别打印实心正方形和 圆形进行模拟，通过数码相机拍摄后进行图像 识别为一幅图像中检测出半径
3.2 编程思想和算法
二、 系统构成与分析
2.1 系统构成
图像处理模块
图像处理模块是由气浮台顶部相机和图像处理
器构成，该模块的功能为：相机采集目标图像 ，图像处理器进行图像处理确定目标特征点进 而确定其坐标
动力驱动模块

气浮台的动力驱动模块由四个喷嘴构成，喷嘴分布在 气浮台四个方向，负责给气浮台提供动力。气浮台的 模型简化如下：
第四步：对反色后的二值图像进行分析，识别白色区域，处理使
之区分为不同区域，并给不同区域编号，调用的是regionprops函 数；
第五步：对区分的各个区域处理以获得区域的中心，并求出编号 区域的中心坐标，调用的是centroids函数； 经过程序运行处理之后分别得到了上面所述四个图象，成功分辨 出四个圆图像的位置，并求出了四个圆的圆心分别是 （109.0482, 89.0365），（104.5167，309.0638）， （333.5473, 88.5430），（344.5253, 311.5175）。
四、控制系统设计
4.1 控制模型的分析
4.2 控制算法设计
4.3 建立控制框图
4.1 控制模型分析

气浮台轨迹控制中有两部分控制内容，一是气浮台的 坐标位置变化要跟随直线方程y=x，二是气浮台的运行 速度要保持0.1m/s。为将位置量和速度量分别控制好 ，在控制器模型中分别因素位置和速度反馈。
4.2 控制算法设计
在设计的时候，重要利用分区图象识别和分区处理的思想，分为 五个步骤：
第一步：读入原始图像，调用imread函数读入相机所拍摄的图片
第二步：对原始图像进行二值处理，使其成为黑白二值图像，调
用的是im2bw函数进行二值处理；
第三步：对二值图像进行反色，使其适合后面的程序，将识别部 分变成白色（255）,这里调用的是简单的取反变换；

规定1号和2号喷嘴输出正向加速度，驱动气浮台沿x轴 正向和y轴正向运动。3号和4号喷嘴输出负向加速度， 驱动气浮台沿x轴负向和y轴负向运动。
控制器

控制器是气浮台中的关键构成，通过比较图像处理模 块输出的坐标值与当前位置的差别，控制器调整动力 驱动，改变气浮台运动轨迹。
2.2 原理分析
三、图像分析与处理
对于四个正方形的程序处理过程
经过程序运行处理之后分别得到了上面所述四个图像，成功分辨 出四个正方形图像的位置，并求出了四个正方形的中心分别是 （142.5042，107.5013），（142.5106,306.5131），
（366.6134, 305.4367），（370.5253,101.5175）。

1.1 主要任务

课题的主要任务为设计气浮台的视觉控制系统，使气 浮台能沿着工作台面上划定的直线轨迹以特定的速度 运动。主要分为两个部分，一是通过图像识别确定气 浮台的位置，二是通过动力控制，使气浮台达到目标 运动轨迹和速度。
1.2 参数和要求



测量相机置于顶棚，气浮平台在工作台面上做平面运动。平台 顶部装有标志器，以进行视觉定位。设气浮平台的质量为50kg ，采用开关喷气控制，共有4个喷嘴，装在气浮台的前后和两侧 部。每个喷嘴提供的喷气力为1N。 给出视觉控制系统结构，包括系统构成，控制系统框图及系统 设计； 假设气浮台顶部有4个特征实心圆，圆心构成正方形，边长为 20cm，圆直径为2cm。试通过图像处理识别。可在白纸上分别打 印实心正方形和圆形进行模拟，通过数码相机拍摄后进行图像 识别； 设计视觉伺服算法，控制气浮台的正方形特征中心心沿直线轨 迹和速度运动；直线方程为y=x, 运行速度0.1m/s。
视觉伺服课程设计
题目：气浮台控制
一．概述 二．系统构成与分析
三．图像分析与处理
四．控制系统设计
五．实验仿真
一．概述

随着空间技术的发展，研制高性能的空间飞行器物理 系统已成为航天仿真技术的发展需求，平面气浮台作 为一种重要的仿真设备，得到了越来越多的应用。 气浮台仿真系统中用气浮台来模拟实际飞行器，通过 相机测量气浮台实时位置，由气浮台动力系统对其驱 动，达到目标位置和姿态
现以初始位置为x=y=0，Vx=Vy=0为例来说明整个控制流程，控 制流程如下图：
4.3 搭建控制框图
五、wenku.baidu.com验仿真
5.1 搭建simulink模型
5.2 理想仿真输出
5.3 加白噪声后的仿真输出
5.1 搭建simulink模型
5.2 理想仿真输出
Vx的输出：
总速度V的输出：
总速度V的误差：

由运动学原理我们可以得到如下结论：将气浮台的运 动分解到x方向和y方向，两个方向亦均为匀速直线运 动,速度为2^0.5/20m/s。 那么可以如此推想：如果利 用y方向的推力控制使得气浮台的坐标保持y=x，利用x 方向的推力控制使得Vx=V0=2^0.5/20m/s恒定，那么合 运动必定保持在y=x直线上且速度为0.1m/s的恒定。这 样就能满足设计要求。