电缆巡检车图像引导技术的研究

论文摘要

近年来,电缆隧道中因电缆绝缘损坏引起的火灾时见发生,造成了巨大的经济损失。传统的巡检方式是对电缆隧道进行人工巡检或者安装监测仪器,以监测隧道的温度和烟雾状况,但两者都难以彻底地解决这一问题。据此,本文提出使用图像引导AGV(Automated Guided Vehicle)携带监测仪器进行电缆隧道巡检。本文以研制出一台实验图像引导AGV为目的,对图像引导AGV的两个关键技术:路径识别和路径跟踪进行了深入研究。设计了相关软件和硬件,进行了路径跟踪实验。实验结果验证了本文所提方法的有效性。路径识别的准确性和实时性始终是图像引导AGV的技术关键。本文中,设计了整个图像采集与处理系统,应用迭代法分割采集的图像,并应用形态学的方法去除噪声。结合实际,改进了场扫描方法以确定路径坐标。实验证明,此方法可有效抑制噪声干扰,准确求得当前车体位置参数,为控制的进行提供有力保障。求得车体的位置参数后,需要选择合理的控制策略进行路径跟踪。由于AGV是一个大时滞、非线性的系统,采用模糊控制策略进行控制具有明显的优越性。本文对模糊控制策略进行了深入研究,结合本文实际设计了图像引导AGV的模糊控制器,并设计了外围相关的电路。至此,整个图像引导AGV的实验系统已搭建成功。最后,进行了多种情况下的路径跟踪实验,编写了上位机程序采集运行数据。实验表明,本文提出的方法可以取得良好的效果。从而验证了本文所提算法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外AGV 的研究
• 1.2.2 国内AGV 的研究
• 1.3 AGV 引导方式
• 1.4 电缆巡检AGV 方案
• 1.4.1 巡检方案
• 1.4.2 AGV 实现方案
• 1.5 本文主要研究内容
• 第2章 图像获取与处理
• 2.1 概述
• 2.1.1 图像处理技术
• 2.1.2 图像处理方案
• 2.2 图像获取
• 2.2.1 光源设置
• 2.2.2 建立图像坐标系
• 2.3 图像处理
• 2.3.1 阈值分割
• 2.3.2 形态学去噪
• 2.3.3 路径坐标确定
• 2.4 直线拟合
• 2.5 本章小结
• 第3章 AGV 控制方法研究
• 3.1 控制系统方案
• 3.2 模糊控制理论
• 3.2.1 模糊集合
• 3.2.2 模糊关系
• 3.2.3 模糊推理
• 3.3 模糊控制器设计
• 3.3.1 参数模糊化
• 3.3.2 控制规则
• 3.3.3 模糊推理及解模糊
• 3.4 本章小结
• 第4章 实验AGV 实现及路径跟踪实验
• 4.1 图像处理实现
• 4.1.1 硬件组成
• 4.1.2 软件编写
• 4.2 控制系统实现
• 4.2.1 硬件组成
• 4.2.2 软件编写
• 4.2.3 控制电路设计
• 4.3 路径跟踪实验
• 4.3.1 数据采集程序
• 4.3.2 实验曲线
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢