基于点激光对靶测量的目标果实空间定位系统研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文基于点激光对靶测量的目标果实空间定位系统研究论文作者：王晓楠学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：电路与系统指导教师：伍萍辉职称：教授资助基金项目：国家863科技计划NO.2012AA101903-1ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofCircuitsandSystemsStudyonSpatialLocationSystemofTargetFruitBasedonPoint

2、LaserTargetingMeasurementbyWangXiaonanSupervisor:Prof.WuPinghuiMarch2016ThisprojectwassupportedbyNationalHigh-techR&DProgram(863Program)No.2012AA101903-1原创性声明摘要由于我国的农业生产存在着机械化、智能化水平低等问题，因此农业采摘机器人的研究受到了越来越多的关注。视觉系统的研究是机器人实现采摘作业最重要的环节，因为所有的采摘动作都依赖于视觉系统对目标的识别、定位。所以

3、采摘机器人视觉技术的研究是农业自动化领域最为关注的研究课题之一。本文以樱桃番茄为研究对象，研究基于点激光对靶测量目标果实空间定位的方法，获得樱桃番茄果串的空间位置坐标，为番茄采摘机器人执行采摘动作提供运动依据。主要研究内容和方法如下：首先，搭建了基于点激光对靶控制的视觉系统平台，利用平面靶标标定摄像机，获得摄像机的内外参数。并利用前置D-H参数法构建出六自由度串联机械臂的几何结构，以此获得DENSO机械臂的正运动学求解方程。其次，利用CogPMAlignTool模板匹配工具提取图像特征点，通过对最上端果粒空间坐标的估算

4、，伺服控制机械臂完成对果粒的视觉对靶。再利用激光测距仪测得目标果粒精确的深度信息，通过定位算法求得采摘点的空间定位坐标。试验表明目标果实距摄像机550mm左右时，采摘点坐标在X、Y方向的定位误差在6mm以内，Z方向的定位误差在10mm以内。最后，在温室环境下对番茄果实进行实地试验，将视觉系统安装于番茄采摘移动平台上，定位准确率达83%。证明基于点激光对靶测量的视觉定位系统可以满足实际采摘的要求。关键词：采摘机器人视觉伺服对靶控制激光测距空间定位IABSTRACTBecauseofthelowlevelofmechani

5、zationandintellectualizationinChina’sagriculturalproduction,theresearchofagriculturalharvestingrobothasreceivedmoreandmoreattention.Andbecauseallpickingoperationsaredependentontheidentificationandorientationofthevisualsystemaswellastheresearchofvisionsystemisthe

6、mostimportantpartofthepickingrobot.Therefore,theresearchonthevisiontechnologyofthepickingrobotisoneofthemostconcernedtopicsinthefieldofagriculturalautomation.Thispaperstudiesamethodofthespatiallocationsystemofthecherrytomatobasedonpointlasertargetingmeasurement.

7、Aimedatprovidingabasisforpickingrobottoperformpickingaction,whichneedobtainthespacecoordinatesofcherrytomato.Themaincontentsandmethodsareasfollows:Firstly,thevisionsystemplatformbasedonpointlasertargetingcontrolisbuilt.Thecamera’sinternalandexternalparametersare

8、obtainedbycalibratingthe2Dtemplate.AndusingPre-D-Hparametersmethodtobuildgeometrystructureofthe6DOFseriesrobotandobtaindirectkinematicsequation.Secondly,weacquirethei