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目前国内外的割草机割幅多为固定尺寸,无法适应不同的工作环境,在空间狭窄或者障碍物间距较小的环境中无法顺利完成作业,甚至出现漏割的情况。综合分析国内外的变割幅割草机技术及障碍物检测方法后,提出一种新型割草机:基于机器视觉系统的自动变割幅割草机。本文的主要研究内容和结论分为如下五个方面:(1)自动变割幅割草机结构设计。首先在原零转弯半径割草机的基础上进行自动化改造设计,在原刀盘的两侧分别增加了一个副刀盘,由PLC控制伺服电动推杆带动副刀盘前后摆动,以实现从1.2m-1.8m的无级变割幅;通过对副刀盘和割刀的运动轨迹进行理论分析研究,计算出副刀盘的设计尺寸及摆动速度;并对控制系统做了详细介绍。(2)PLC程序及上位机程序的设计。上位机程序主要是使用C#语言与HALCON软件进行混合编程及软件界面的设计,运用SerialPort控件实现了PC机与三菱PLC的串口通信,可以保证通信的准确性和实时性,同时在编写的软件中验证了它的稳定性和可靠性。(3)基于机器视觉技术的障碍物实时检测系统设计。该检测系统又分为硬件系统的搭建及视觉算法的开发。首先对硬件系统进行选型,然后对相机进行标定获取相机内外参数。算法方面首先使用硬件系统采集到的照片进行算法开发,采用HALCON软件结合HSV颜色空间模型提取障碍物信息,再结合动态阈值分割算法进行处理,然后进行形态学运算处理及面积、矩形度筛选,最后生成最小外接矩形,完成树木的提取。经过试验表明在HSV颜色模型下结合动态阈值分割法可以有效避免因光照不均造成的影响。(4)障碍物距离测量。它主要分为两个方面,其一是基于单帧静态图像的测距模型与小孔成像原理进行障碍物与割草机之间的深度距离测量,其二为利用插值法进行障碍物之间的间距测量。试验表明文中方法测距比较精确,误差率在0.25%左右,满足试验要求。(5)运用C#与HALCON软件进行混合编程,开发出机器视觉测量软件,并对该软件的使用方法及界面了简单介绍。结合变割幅割草机进行实验,结果表明该设计结构运转平稳,稳定性较强,达到设计要求;软件响应速度快,满足实时性的要求。