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具有简单视觉功能的直线定位系统设计芦飞湖南师范大学摘要：本次论文主要是先设计1米左右的线轨装置，然后使其同时具有简单的视觉功能，能够在其左右平移范围内搜寻并定位预先设定的小圆圈、小三角形、小正方形等标记。本次论文采用摄像头的形式来采集图像，并且通过MATLAB编程实现图像的识别。设计的主要内容包括确定线轨的搭建材料、主要结构，驱动的机械部件、控制方式及其电路，视觉处理的主要部件选型及匹配有哪些信誉好的足球投注网站算法等,在本篇论文中主要是针对视觉处理的主要部件即摄像头的类型的选型和匹配的有哪些信誉好的足球投注网站算法进行阐述。关键字：视觉跟踪； 匹配算法； 单摄像头引言视频图像能够对现实生活中的客观事物进行生动、形象、直观和连续的表达，因此被广泛应用在工业生产、安防、智能机器人和生物等领域。随着计算机网络、通信和半导体技术的迅速发展，人们越来越青睐于利用计算机视觉代替人眼对传感器得到的视频图像进行分析，获取图像中的有用信息。视频跟踪就是计算机视觉研究的一个重点，它主要是对图像传感器得到的感兴趣的目标进行跟踪。视频跟踪是许多视频应用的基础，比如交通监控、智能机器人和人机交互等，因此视频跟踪技术是目前研究的热点。主要机械器件的选择2.1机器视觉系统的视觉部件的设计本次论文中的系统主要分为目标提取识别和目标跟踪定位两大模块，目标提取识别模块由边缘提取，特征提取，图像分割等方法实现。其实质是用数字图像处理的方法实现对目标的识别，数字图像处理一般包括图像的获取，增强，存储，处理，表达和识别等步骤。 在目标识别之前，首先要进行目标采集，就需要用到摄像头，即机器视觉系统。机器视觉系统应该包括图像感应器与透镜系统，这通常整体称作摄像系统，可需要通过火线，USB或以太网等电气接口连接到计算机上，而计算机则连接至控制设备。本文所用设备为UAB摄像头，所采集图片的颜色空间为RGB空间，然后选取目标的颜色模板，通过特征匹配和领域线性有哪些信誉好的足球投注网站等检测跟踪算法，最终实现对目标的识别与跟踪。一个经典的机器视觉应用系统包括光源，光学镜头，摄像机，图像采集卡，图像处理系统，控制执行模块等等。由于机器视觉系统的应用范围特别广泛，在不同的应用系统里会选用不同的组成部分，但是无论何种系统都离不开最基本的几个组成部分。在配置机器视觉系统时，需要个部件之间相互协调，相互配合才能组成一个成功的机器视觉系统。并且在选择机器视觉主要部件时要遵循几个原则。第一：机器视觉系统中光源的选择设计要选择主动照明方式，一般采用人工光源照明被测对象；第二：重点考虑被测物体的特性，特别是被测目标部分的形状与颜色，工作距离与目标之前的距离。这些题中都有给出，主要是识别图中的预先设定的小圆圈，小三角形，小正方形等标记，并且工作距离和目标之间的距离在一米以内。第三：驱动部位的定位精度，以及是否能准确找到目标物所在的位置。第四：摄像头即镜头的选择，镜头的质量直接影响机器视觉系统的整体性能，光学摄像头的基本参数包括焦距，相对孔径和像面的尺寸，其中焦距决定了成像目标在图像传感器图像的大小。但由于，我这次做的是一个比较简单的系统，我只需要摄像头可以在距离目标距离300mm到400mm之间可以观察到物体的存在，并且可以准确提取图像，主要是选用焦距为24mm的镜头。摄像头的颜色，主要是选用彩色摄像机，可用提供更强的观察和颜色区别的能力。摄像头的输出接口形式有RS422，RS644，USB等等，我们主要选用USB接口使数字摄像机和PC机连接设计。第五：图像采集卡是机器视觉硬件的重要组成部分，具有控制摄像机拍照，数字化视频信息等功能，我们选择主要是要选用与摄像机相匹配的图像采集卡。2.2机器视觉系统的机械部件的设计本次论文中的机械视觉系统中机械部件主要由驱动部分和传动部分以及支撑部分组成。驱动部分为伺服电机；传动部分由减速器，滚珠丝杠，直线导轨，滑块，轴承支座组成；支撑部分由支架和安装架组成。2.2.1电机类型的选择电机的选择对整个机械手的精度，控制方式起着关键性的作用。交流伺服电机相比于步进电机，在低频特性上，交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象，而步进电机在低速运行时会出现低频振动现象，电机运行平稳性劣于伺服电机；在矩频特性上，交流伺服电机为恒力矩输出，在其额定转速内能保持力矩不变，都能输出额定转矩，而步进电机的输出力矩会随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，步进电机在高速时力矩会很小 ；在控制精度上，伺服电机驱动系统为闭环控制，电机和驱动器内部构成闭环控制，在其额定力矩内不会出现步进电机的丢步情况，出现过冲情况能补回来，控制性精度能更为可靠，而步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象。步进电机相比于交流伺服电机，在运行性能上，步进电机运行跟踪实施特性优于伺服电