单目视觉在围油栏前端浮筒捕获装置中的应用.pdf

2015年10月
机床与液压
Oct.2015
第43卷第19期
MACHINE TOOL HYDRAULICS
Vol 43 No 19
DOI:10.3969/j.issn.1001-3881.2015.19.025
单目视觉在围油栏前端浮筒捕获裴置中的应用
戴文,马得尧,刘宇翔,吕文飞,杨前明
(山东科技大学机械电子工裎学院,山东青岛266590)
摘要:在海上溢回收中,为了提高溢油回收船的自动化程度和工作效率,针对溢回收船中,柷臂快速捕获围油
烂前端浮篙钓题,提出了一种基于单目视觉的精确定位方法。该方法由上位机控制摄像机获取图像信息,通过Cany算
子边缘检測方法提取浮筒的边缘,采用 Hough变换将图像空间对应到参数空间,利用三维空间参数聚类,提取浮筒的园心
坐标。最终,将坐标数据传输给下位机,驱动机械臂,完成快遠浦获浮簡、导出同油栏的任务。
关键词:溢油回收;机械臂;单目祝觉;围油栏;圆心坐标
中图分类号:TP242文献标志码:A文章编号:1001-3881(2015)19-109-4
Application of Monocular Vision in Oil Fence Front Buoy Capture Device
DAI Wen, MA Deyao, LIU Yuxiang, L,V Wenfei, YANG Qianming
College of Mechanical and Electrical Engineering, Shandong University of Science and Technology
Qingdao Shandong 266590, China
Abstract In the recovery of oil spill, in order to improve the oil recovery ships automation degree and work efficiency, aimed at
the problem of mechanical arm fast capturing oil Cnee front buoy on the oil recovery ship, an accurate positioning method is put forward
based on monocular vision. The method was used of computer to control the camera to acquire image information, by the Cauy operator
edge detection method to extract the edge of the buoy, using of the Hough transformed the image space corresponding to the parameter
space, and utilizing the three imensional(3D)space parametric clustering to extract the buo center corina es. inally, the coor
dinate data is transmitted to the lower compuler, driving the robot arm to complete the task of fast capturing buoy and expanding the oil
hoom
Keywords Oil spill recovery; Mechanical arm; Monocular vision; Oil fence; Center coordinates
0前言
筒捕获装置,利用单目视觉系统的定位原理,完成对
随着经济全球化进程的不炘加快,海上石泊开采浮筒中心坐标的提取和准确定位,以提高溢油回收
量以及石油运输量迅速増长,复杂的海上环境造成了船的自动化程度和作业效率。
海面溢汕事故的频频发生,严重威胁着海洋生态环境1系统原理与结构
和沿海居民的身体健康。
制油栏前端浮筒快速捕获系统,由CD图像采
当海面溢油事抜发生时,通常利用溢油回收船回集模、计算机图像处理模块和机械彆执行机构3部
收溢油。溢回收船的船体双侧,内嵌专业围油分组成?,如图1所示。
栏·,作业时利用围栏前端浮筒捕获裝置将围油栏
图像处理计算包人字图像信号
图像采集卡
图像采集
CCD
迅速导出并伸展开。溢油回收船携带的浮筒捕获裝置
通常为框架式结构,此种结构分别在上、下两端安装
维坐标
图像获取
一个连接钩,连接钩的间距基本与浮筒同高。工作
PLC
控制指令
机械?动作执行
,2个连接钩必须恰好固定连接浮筒的上、下炳
围油栏前端浮简
端,依靠浮筒自身的向前运动,以及捕获裝置向外的
图1田油栏前端浮筒快速捕获系统结构图
拉力作用,共同完成捕获浮筒并展开围油栏的动作。
图像采集模块,由一台固定在机械臂最前端的
此种结构比较筒便轻巧,但适应性低,需要人眼配合CCD摄像机、图像采集卡组成一个单目视觉単元,
操作,捕获时间一般较长,不但大大增加收油清污的负责摄取目标物图像信息。由图像采集卡采集图像信
作业成本,还会贻误海上作业的最佳时机2。
息,送入上位机进行图像的识別定位,从而计算浮简
针对这一问题,设计开发了由单目视觉单元、计的三维坐标及机裓臂的位移距离。然后数据传输给
算机和机裓臂执行机构,3部分组成的围油栏前端浮下位机PLC,由下位机PLC根据计算结果,驱动执
收稿日期:2014-08-25
作者简介:戴文(1955-),女,教授,主要研究方向为测控技术及计算机控制。E-mail:madera2008@126.com