基本信息
- 项目名称：
- 基于单目CCD的遥控挖掘机铲斗姿态识别
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品利用单目CCD采集挖掘机的单帧静态图像，经过图像增强、二值化、滤波有效地提高了图像的清晰度。同时，也利用了直方图对图像的阈值选取进行有效的设定。本设计采用了NI公司的Labview 8.6软件和NI Vision组件对挖掘机进行了车牌识别，以便准确地确定所使用的挖掘机，为后期车辆使用状况的数据库做准备。为了能够准确辨识挖掘机的挖掘臂位姿，进而设计了边沿测距，边沿与水平夹角的功能。
- 详细介绍：
- 近年来，随着矿业和重工业生产规模的快速发展，挖掘机将担负起重要的挖掘开采任务。考虑到工矿作业环境经常存在一定的危险性，就需要进行无人化远程操作。这就需要及时获取挖掘机工作时的不同位姿特征，进而实现有效地远程操作。本作品是针对无人远程操作的前期核心任务——图像特征提取，进而获得精确、有效的数据，更稳定地进行远程监控和无人化控制。 本作品利用单目CCD采集挖掘机的单帧静态图像，经过图像增强、二值化、滤波有效地提高了图像的清晰度。同时，也利用了直方图对图像的阈值选取进行有效的设定。本设计采用了NI公司的Labview 8.6软件和NI Vision组件对挖掘机进行了车牌识别，以便准确地确定所使用的挖掘机，为后期车辆使用状况的数据库做准备。为了能够准确辨识挖掘机的挖掘臂位姿，进而设计了边沿测距，边沿与水平夹角的功能。这些功能的设计可有效地获取目标图像特征，也是无人化远程系统设计的关键核心所在。 本作品利用了单目CCD摄像头远距离测量，节省大量检测器材。无需人员现场作业，更安全，而且精确度更高，也为无人化自动智能操作做了前期准备。同时，利用了Labview 软件的稳定性、灵活性、及时性和高性价比等优点，便于对整个系统及时升级更新，提高了系统的鲁棒性和适应性。利用以上这些优势大大降低了整个系统的成本投入，缩短了系统开发周期，提高产品收益。这也说明了机器视觉将是未来产品检查、测量和识别发展的必然趋势。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 随着矿业和重工业的发展，挖掘机担负起重要的挖掘任务。由于作业环境经常存在一定地危险，就需要进行无人化操作。这就要求及时提取挖掘工作时的不同位姿特征，进而得到有效地远程操作。本作品对无人操作的前期任务图像特征提取进行了设计模拟。 本作品利用单目CCD采集挖掘机的单帧静态图像，经过图像增强、二值化提高图像的清晰度。同时也利用了直方图对图像的阈值选取进行有效地设定。设计中利用了labview 8.6软件和NI Vision组件对挖掘机进行了车牌识别，以便准确确定所使用的挖掘机。为了能够准确辨识挖掘机的挖掘臂位姿，进而设计了边沿测距，边沿与水平夹角的功能。这些功能设计可有效获取目标的图像特征，也是无人化远程系统设计核心关键所在。
科学性、先进性
- 本组品利用了单目CCD摄像头远距离测量，节省大量检测器材。无需人员现场作业，更安全，而且精确度更高，也为无人化自动智能操作做了前期准备。同时，利用了labview 软件的稳定性、灵活性、及时性和高性价比的优点，便于对整个系统及时升级更新，更好地提高系统的鲁棒性和适应性。利用以上这些优势大大降低整个系统成本投入，缩短了系统开发周期，提高产品收益。
获奖情况及鉴定结果
- 作品参加了由清华大学、“中国仪器仪表学会虚拟仪器与网络化系统分会”、“中国仪器仪表学会电子测量与仪器分会”、“精密测试技术及仪器国家重点实验室”共同承办，美国国家仪器（NI）公司协办的2011年全国虚拟仪器设计大赛。
作品所处阶段
- 实验模拟
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- ■模型 ■现场演示 ■图片 ■录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本作品结合了复杂的工矿挖掘现场的背景，需要无人化远程操作的要求。根据实际需求，利用单目CCD的无接触，安全性和高精度的特点，同时又结合了LabVIEW软件和NI Vision组件的稳定性，开发周期短的特性，进行整个系统的设计。该设计将是今后测量，检测发展的必然趋势，有很大的开发价值和实用性。
同类课题研究水平概述
- 近年来，计算机的处理能力提高很快，发展的速度已经远远的把传统仪器抛在了后面，高分辨率的图形显示与几百千兆的硬盘也已经成为了标准配置。由于计算机技术，特别是计算机总线标准的发展导致VI在PXI和VXI两个领域中得到了快速的发展，它们将成为未来一起行业的两大主流产品。具有GHz采样率，高达24bits精度的DAQ板已经面世，AD转换技术，仪器放大器，抗混叠滤波器与信号调理技术的进一步发展是DAQ成为最具吸引力的VI选件之一。模块化的Delta-sigmaA/D转换器的仪器放大器可在3us内完成12bits精度下的参数设置，抗混叠滤波器可按1/6倍频程衰减90dB，多通道，完全可编程的信号调理等性能与功能指标仅仅就是DAQ板先进技术性能中的几个例子。
