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基于双目视觉的铁路货物定位及装载系统的设计与实现
| 论文题名： | 基于双目视觉的铁路货物定位及装载系统的设计与实现 |
| 关键词： | 铁路货物装载;目标定位;硬件设计;软件开发;双目视觉 |
| 摘要： | 随着铁路运输的快速发展和铁路的几次大提速，对铁路货物装载的效率提出了越来越高的要求。本文设计了一种铁路货物定位和装载系统，操作人员在为待装载的货物绑定吊装绳索时，安放好特征板，系统定位到待装载的货物并将其装载到目标车厢中。然后系统装载下一个货物，直至全部货物装载完毕。 本文首先叙述了铁路货车货物装载的现状，根据铁路货场提出的“自动装载”和“快速装载”的要求，设计了以工控机为核心，以双目相机为检测手段，结合相应的硬件设备和操作硬件设备的软件系统的铁路货物定位及装载系统。本系统通过双目视觉，对空闲车厢、吊钩和待装载货物进行定位。相比于通过单目相机、传感器或者结合单目相机和传感器的方式进行的定位，双目视觉有稳定性好，准确度高的优点，能够避免在系统运行中因为定位不准而出现错误动作的情况。然后对系统的硬件和软件部分做了详细介绍。硬件部分以工控机为核心，利用相机拍摄检测区域的双目视觉图像，根据图像检测结果工控机通过USB数据模块控制伺服电机、气缸等器件来完成吊装设备动作。系统的特征板是绘制了特定图案的塑料板，方便系统检测吊钩和待装载货物位置。软件部分包括相机标定模块、装载过程控制模块、图像信息处理模块、车厢货物位置检测模块和数据存储模块。相机标定用来计算双目相机参数；通过检测到的位置信息和USB模块的输入信号来控制吊装设备动作；通过相机拍摄的图像检测出货车车厢、吊钩和待装载货物的位置；双目视觉图像特征点检测与匹配是在FAST算法基础上做的改进，增加了尺度不变性和匹配精度；利用拍摄的货车车厢图片检测车厢中的钢卷货物位置；将检测的钢卷位置结果保存到数据库中。 本文设计的铁路货物定位及装载系统有以下创新点： (1)在理论方面，本设计对FAST算法引入了尺度不变性，并通过构建特征矢量、计算矢量间余弦值和建立方向直方图等方法提高匹配精度，通过最小二乘法恢复空间点的三维信息。 (2)在应用方面，本系统实现了货物定位和自动装载，操作人员按下操作台上自动装载按钮后，系统会定位到待装载货物并将其自动装载到目标货车车厢中，减少了普通货物装载方式的人力消耗，提高了货物装载速度和效率。 |
| 作者： | 孙祥宁 |
| 专业： | 电子科学与技术 |
| 导师： | 尹勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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