[毕业论文]基于数字图像处理的伺服系统控制.pdf

上海交通大学
硕士学位论文
基于数字图像处理的伺服系统控制
姓名:陈肇翔
申请学位级别:硕士
专业:电子信息与电气工程
指导教师:陈坚
20090201
上海交通大学工程硕士学位论文摘要

基于图像处理的伺服系统控制

摘要
本文针对伺服系统,在研究数字图像处理的基础上,建立了一个基
,伺服控
制系统模块和 OPC 通信模块三部分。提出了基于 USB 摄像头的图像处理
的方法和流程,为实现系统良好的通信,采用了广泛使用的 OPC 技术。
图像是通过 USB 摄像头获得的,基于 Windows 平台和 OpenCV 实现。
软件中为使得识别有较好的效果,在识别算法之前,首先对摄像头进行
了定标以补偿误差,同时还对图像进行了滤波处理以获取更加平滑的图
片,消除噪音对识别效果的干扰。识别的目标主要有两个,其一是平台
上的迷宫,它的识别以找出的特定像素点的特性为基础进行;另外一个
是平台上的物体,即小球,这里对小球的识别有两种方法:基于 Hough
变化的方法和采用的迭代求解的方法。由于在获取小球的运动信息时候
期望能够以尽快地速度进行,所以在实现时候采用了后者。经图像识别,
得到迷宫的模型和小球的位置之后,为达到具体的终点,本文采用了
Dijkstra 算法,其实现上根据迷宫无向图的具体特点,采用了基于横纵
两个矩阵的处理方法。
伺服控制系统是硬件上采用 Cotrollogix5550 PLC、1756-M08SE 多
轴伺服控制器、Ultra3000-SE 伺服驱动器、Y-1002-2-H 型伺服电机构
建成一个二自由度的运动控制平台;软件采用 Rslinx 和 Rslogix5000。
PLC 作为硬件系统的唯一控制器,可以通过一定的控制算法控制伺服电机
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上海交通大学工程硕士学位论文摘要

动作,伺服电机带动运动平台按照不同的方向和角度进行倾斜,进而控
制小球在此平台上的运动。OPC 通讯模块用于实现图像处理模块与 PLC 控
制程序的数据交互,来实现对小球运动轨迹的实时跟踪。OPC 服务器采用
Rslinx,OPC 客户端是基于 WINTECH 公司的 上开发。之所
以采用 OPC 方式主要理由在于其扩展性、通用性很强,另外在现有的 OPC
服务器上开发 OPC 客户端的方式广泛应用于工业界。

关键词:图像处理伺服控制 ControlLogix OpenCV























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上海交通大学工程硕士学位论文 ABSTRACT

The Servo Control System Based on Digital Image Processing

Abstract
In this paper, after studying digital image processing theory,
constructed a feedback control system based on digital image
system is consist of three parts: the Digital Image
Processing model, Servo Control System and munication.
Developed an image processing flow based on USB order
to acquire munication, OPC technique which broadly adopt
in the industrial area is used.
The image is captured by USB camara, and its processing is
realized on Windows platform and the open source lib
order to make the recognition algorithm to work well, camara
calibration which used pensate the distortion and filter is
performed in order to give a better image for