基于机器视觉的平台自动调平装置

摘要

一种基于机器视觉的平台自动调平装置，包括全方位倾斜传感器外壳、LED照明光源、透明圆锥体容器、不透光液体、摄像头、嵌入式系统、电源和指南针，平台、平台支撑脚位置伺服控制动作单元和平台支撑脚位置伺服控制驱动单元，透明圆锥体容器是由两个同样大小的圆锥体以背靠背的方式结合成一个封闭容器，容器中注入了容器体积的二分之一不透光液体；对摄像头以正面体拍摄透明圆锥体容器的透光部分进行分析、判断和计算，得到被测平台的倾斜角度和倾斜方位角等测量参数，通过测量参数根据不同的调平策略进行平台的水平自动调整；本发明提供维护调整简单、测量和控制精度高、测量范围广、制造成本低、调平手段丰富、实时性和安全可靠性强。

主权项

一种基于机器视觉的平台自动调平装置，其特征在于：包括全方位倾斜传感器、平台、平台支撑脚位置伺服控制动作单元和平台支撑脚位置伺服控制驱动单元，所述全方位倾斜传感器包括全方位倾斜传感器外壳、LED照明光源、透明圆锥体容器、不透光液体、摄像头、微处理器、电源和指南针，所述的电源与所述的LED照明光源和所述的微处理器连接，所述的微处理器与所述的摄像头连接，所述的透明圆锥体容器是由两个同样大小的圆锥体以背靠背的方式结合成一个封闭容器；所述的全方位倾斜传感器外壳中部固定着所述的透明圆锥体容器，上部固定着所述的LED照明光源，下部固定着所述的摄像头；所述的LED照明光源朝下正对着所述的透明圆锥体容器中心发出白色光，所述的摄像头朝上接受所述的透明圆锥体容器中心感应透过透明圆锥体容器后的透射光，所述的微处理器通过USB接口从所述的摄像头中读取图像数据，全方位倾斜传感器固定在所述的平台上，所述的平台由所述的平台支撑脚位置伺服控制动作单元支撑，所述的平台支撑脚位置伺服控制驱动单元控制所述的平台支撑脚位置伺服控制动作单元上下移动，所述的微处理器发出移动控制信号给所述的平台支撑脚位置伺服控制驱动单元；所述的全方位倾斜传感器外壳呈圆柱型，圆柱型的两个平面，其中一个平面内侧固定着LED照明光源，平面外侧固定着指南针；在另一个平面上固定着摄像头，且方向都向内；圆柱型的中部固定着透明圆锥体容器；全方位倾斜传感器外壳采用不透光的材料，圆柱型的内壁采用吸光性的材料；圆柱型的外壁上标有一条与圆柱型的轴线相平行的直线，将该直线作为方位角的始点；使用全方位倾斜传感器时需要转动全方位倾斜传感器将指南针的指北的方向与该直线重合；所述的不透光液体注入到所述的透明圆锥体容器中，在所述的透明圆锥体容器中的所述的不透光液体的状态将决定全方位水平检测的水平倾斜角和倾斜方位角；当全方位倾斜传感器处于水平状态时，所述的LED照明光源由于受到在所述的透明圆锥体容器中的所述的不透光液体遮光作用，所述的摄像头无法接收到从所述的LED照明光源发出的并经所述的透明圆锥体容器透射光；当全方位倾斜传 感器处于倾斜状态时，所述的不透光液体在所述的透明圆锥体容器中发生流动维持水平状态，这时在所述的LED照明光源和所述的摄像头之间的所述的透明圆锥体容器有一部分区域处于非遮挡状态，所述的摄像头接收到从所述的LED照明光源发出的并经所述的透明圆锥体容器部分透射光；所述的微处理器包括：平台水平控制单元，用于控制平台的水平度，主要包括平台支撑脚位置误差计算模块和平台支撑脚位置伺服控制模块；所述的平台支撑脚位置误差计算模块，用于计算要将平台调整到水平位置状态下平台各支撑点的移动距离；在所述的平台支撑脚位置误差计算模块中采用最高点调平算法、最低点调平算法、中间点调平算法和基准点调平算法；所述的平台支撑脚位置伺服控制模块，通过输出接口将在所述的平台支撑脚位置误差计算模块中所计算得到的各支撑点的位移量和位移速度等转换成相应的控制电信号并输入到平台支撑脚位置伺服控制驱动单元，平台支撑脚位置伺服控制驱动单元驱动平台支撑脚位置伺服控制动作单元完成相应的调平动作；位置伺服控制采用机电位置伺服或者电液位置伺服来实现；所述的最高点调平算法就是在调平时，保持最高点不动，其它支撑点向上运动与之对齐，当各点达到最高点位置时平台即处于水平状态，具体实现方法是：根据全方位倾斜传感器所检测的水平倾斜角和倾斜方位角的信号，确定平台的最高点，并将其作为坐标系的原点，然后计算各支承点到最高点的位置误差；将这个误差值送给各自的伺服系统，驱动电机转过一定的角度，使支腿上升给定的距离，从而各点处于同一个高度，平台达到水平状态；所述的最低点调平算法就是在调平时，保持最低点不动，其它支撑点向下运动与之对齐，当各点达到最低点位置时平台即处于水平状态；具体实现方法是：根据全方位倾斜传感器所检测的水平倾斜角和倾斜方位角的信号，确定平台的最低点，并将其作为坐标系的原点，然后计算各支承点到最低点的位置误差；将这个误差值送给各自的伺服系统，驱动电机转过一定的角度，使支腿下降给定的距离，从而各点处于同一个高度，平台达到水平状态；所述的中间点调平算法就是在调平时，根据支撑点与中间点的计算差值控制其运动方向和位移大小，与中间点对齐，当各点达到中间点位置时平台即处于水平状态；具体实现方法是：根据全方位倾斜传感器所检测的水平倾斜角和倾斜方位角的信号，确定平台的最高点和最低点，并以最高点和最低点的中间点作为坐标系的原点，然后计算各支承点到中间点的位置误差；将这个误差值送给各自的伺服系统，驱动电机转过一定的角度，使支腿上升或者下降给定的距离，从而各点处于同一个高度，平台达到水平状态；所述的基准点调平算法就是在调平时，根据支撑点与基准点的计算差值控制其运动方向和位移大小，与基准点对齐，当各点达到基准点位置时平台即处于水平状态；具体实现方法是：根据全方位倾斜传感器所检测的水平倾斜角和倾斜方位角的信号，确定平台的最高点和最低点，并以基准点作为坐标系的原点，然后计算各支承点到基准点的位置误差；将这个误差值送给各自的伺服系统，驱动电机转过一定的角度，使支腿上升或者下降给定的距离，从而各点处于同一个高度，平台达到水平状态。