基于ARM的視覺跟蹤運動控制系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、傳統(tǒng)工業(yè)機器人一般采用工控機作為控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)成本較高，軟硬件結(jié)構(gòu)復雜，在許多行業(yè)的應(yīng)用中受到了限制。作為一個應(yīng)用型項目，本文的目的是開發(fā)一種基于嵌入式的具有高速圖像采集，圖像處理和運動控制功能的系統(tǒng)平臺，在該控制系統(tǒng)上，可以完成對目標的高速圖像采集，對圖像進行復雜的圖像處理運算，并對多個運動軸進行復雜的軌跡規(guī)劃?？刂葡到y(tǒng)基于ARM Cortex-A9架構(gòu)處理器，將圖像采集，圖像處理和運動控制技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)了圖像采集模塊，圖像處理模

2、塊，運動控制模塊的主要功能，為進行復雜的圖像處理和運動軌跡規(guī)劃的實現(xiàn)提供了便捷的接口，為后續(xù)的開發(fā)和研究提供了一種方便快捷的平臺。
　　本文應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)作為控制平臺，選擇了主頻為1.6GHz，集成了具有400MHz頻率的Mali-400MP圖形處理器的三星Exynos4412四核心處理器作為主控芯片，該芯片較高的性能可以完成高速的圖像處理任務(wù)。控制系統(tǒng)采用CMOS相機完成圖像的高速采集。使用 PCL6045BL芯片作為運動控制芯

3、片，可以精確的實現(xiàn)多種運動方式的控制功能。系統(tǒng)可以通過多核心處理器同時完成圖像采集較為復雜的圖像處理處理以及運動控制，實現(xiàn)對目標的實時跟蹤?？刂葡到y(tǒng)采用嵌入式Linux系統(tǒng)作為系統(tǒng)平臺，通過對控制系統(tǒng)的功能需求分析，對 Linux進行了針對性的裁剪和移植。包括引導程序的移植，Linux系統(tǒng)內(nèi)核的修改和移植，交叉編譯鏈的建立，文件系統(tǒng)的制作等。完成了在Linux控制系統(tǒng)下使用V4L2對目標的高速圖像采集，并實現(xiàn)了圖像圖形處理庫OpenCV

4、在嵌入式平臺的應(yīng)用。本文在最新的跨平臺的集成開發(fā)環(huán)境Qt5.2.1下完成了控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件的開發(fā)。包括視覺跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計，運動控制模塊的驅(qū)動和函數(shù)接口的設(shè)計，圖像采集和處理模塊的程序設(shè)計，人機交互界面和系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控模塊的設(shè)計。應(yīng)用基于Qt的多線程技術(shù)，保證了人機交互，運動控制，圖像采集處理，狀態(tài)監(jiān)控各個模塊可以多任務(wù)操作，而互相不受到影響。最終完成了一個功能基本完善的具有視覺功能的運動控制系統(tǒng)平臺。為實現(xiàn)質(zhì)量輕，體積小，成本低的嵌入式運