面向汽车无线充电的异物检测装置研制

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1、硕士学位论文面向汽车无线充电的异物检测装置研制DEVELOPMENTOFFOREIGNOBJECTDETECTIONDEVICEFORVEHICLEWIRELESSCHARGING金登峰哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP242.6学校代码：10213国际图书分类号：681.5密级：公开工程硕士专业学位论文面向汽车无线充电的异物检测装置研制硕士研究生：金登峰导师：任秉银教授申请学位：工程硕士专业学位学科：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年6月27日授予学位单位：哈尔滨工业

2、大学ClassifiedIndex:TP242.6U.D.C:681.5DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDEVELOPMENTOFFOREIGNOBJECTDETECTIONDEVICEFORVEHICLEWIRELESSCHARGINGCandidate：JinDengfengSupervisor：Prof.RenBingyinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：Mech

3、anicalEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：June27,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士专业学位论文摘要随着石油能源的不断消耗以及环境污染的不断加重，电动汽车产业受到各国政府的大力支持，正处于一个快速发展的阶段。无线充电发射线圈作为电动汽车充电能源供应的载体，是无线充电技术的关键部分。

4、由于其工作环境一般为户外，其表面随时可能出现如硬币、易拉罐、落叶等各种异物，这将严重降低发射线圈在工作时的工作效率，并带来安全事故。所以迫切需要一套自动化的异物检测设备，以实现发射线圈表面的异物识别，保障充电过程中的充电效率以及充电安全，促进电动汽车产业的发展。为实现发射线圈表面异物的自动化检测与识别，根据异物检测任务的特点确定利用基于机器视觉的检测方法，监控发射线圈表面图像；以及基于电磁感应的方法，探测磁场分布状况的方式，分析发射线圈图像特征、异物信息提取方法以及平衡线圈差分原理，为异物检测奠定理

5、论基础，并按照实际应用需求设计硬件方案。为实现异物特征的提取，通过图像滤波灰度化预处理、待检测区域颜色追踪定位法、以及基于Canny的边缘检测，利用背景做差技术，分离前景与背景，并通过图像矩原理，获得异物的几何信息，为之后的异物识别分类提供信息。为识别进入的异物，建立机器学习模型，通过将采集到的异物图片标签化，送入OpenCV框架下的SVM模型中学习，训练基于SVM的异物识别网络，其能够实现对异物、光斑与光影的识别，提高算法的准确率。实现基于机器视觉的异物检测功能。为实现对金属异物的准确识别，分析电

6、磁感应与电磁耦合原理，通过平衡线圈技术、数字滤波技术，获得准确稳定的差分电压值。采用循环学习无异物状态下的电压值波动，保证报警阈值的合理选取。同时通过自适应调节，保证在不同工况下，差分电压处于最佳值。以此实现基于电磁感应的金属异物识别。为检测实际效果，研制异物检测设备，该设备配合安装在发射线圈上，能够在不同环境下有效识别异物且识别精度较高，能够保障无线充电过程中的效率以及安全性。关键词：异物检测；无线充电；机器视觉；图像处理；机器学习；平衡线圈-I-哈尔滨工业大学工程硕士专业学位论文Abstract

7、Withthecontinuousdepletionofpetroleumenergyandtheaggravationofenvironmentalpollution,theelectricvehicleindustryhasreceivedstrongsupportfromvariousgovernmentsandisinaperiodofrapiddevelopment.Thewirelesschargingtransmissioncoil,asacarrierforthechargingen

8、ergysupplyoftheelectricvehicle,isakeypartofthewirelesschargingtechnology.Becauseitsworkingenvironmentisgenerallyoutdoor,variousforeignobjectssuchascoins,cans,andfallenleavesmayappearonthesurfaceatanytime.Thiswillseriouslyreducetheworkin