CN108170063A - 基于机器视觉定位的救生圈抛投设备及控制方式 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于机器视觉定位的救生圈抛投设备及控制方式，包括抛投手臂、移动平台、视觉系统、上位机和无线手持式遥控器，抛投手臂固定在移动平台的顶部，视觉系统包括摄像机、补光灯、图像处理单元和显示屏，摄像机和补光灯通过支架固设在抛投手臂上，图像处理单元内置在上位机内，显示屏嵌在上位机中。摄像机采集海面图像信息，图像处理单元对采集到的图像进行图像预处理，提取一条导航基准线，图像处理单元计算出导航信息，显示屏将导航信息与导航基准线之间的偏差可视化地呈现给搜救员，搜救员根据导航偏差，手动调节抛投手臂定位，救生圈抛投的位置精度更高。
Description
技术领域
本发明涉及一种救生圈抛投设备，特别是涉及一种基于机器视觉定位的救生圈抛投设备及控制方式。
背景技术
船舶在出海过程中，难免会遇到各种意外和危险，为船舶配备救生圈必不可少。目前，救生圈的抛投主要由抛投设备完成，人工定位后，抛投设备将救生圈抛投到落水者附近。但是，搜救人员仅仅是依靠目测的方式去判断落水者的位置，定位精度低，特别是在漆黑的夜晚，搜救人员无法通过肉眼准确地抛投救生圈。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于机器视觉定位的救生圈抛投设备及控制方式。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
基于机器视觉定位的救生圈抛投设备，包括抛投手臂、移动平台、视觉系统、上位机和无线手持式遥控器，所述抛投手臂固定在所述移动平台的顶部，所述视觉系统包括摄像机、补光灯、图像处理单元和显示屏，所述摄像机和补光灯通过支架固设在抛投手臂上，所述图像处理单元内置在所述上位机内，所述显示屏嵌在所述上位机中；所述移动平台的底部设置有四个麦克纳姆轮，这四个麦克纳姆轮均由独立的伺服电机控制，同侧的两个伺服电机与一个双路电机伺服控制器连接，每个双路电机伺服控制器中设置有无线接收模块；所述无线手持式遥控器上设置有两个360度万向摇杆，所述无线手持式遥控器的线路板上设置有单片机处理单元和无线发射模块。
进一步的是，所述移动平台内设置有蓄电池和电源控制器，所述电源控制器连接蓄电池，电源控制器通过外部接口与上位机、伺服电机、双路电机伺服控制器和液压缸启停控制器连接。
进一步的是，所述移动平台底部的四个角处设置有支撑装置，所述支撑装置由垂直的液压缸和支撑板构成，所述液压缸的缸体固设在所述移动平台的底部，所述支撑板固设在所述液压缸的伸缩杆上。
进一步的是，所述液压缸具有启停控制模块和无线接收模块，所述无线手持式遥控器上设置有液压缸控制按钮。
基于机器视觉定位的救生圈抛投设备的控制方式，包括以下步骤：
首先，利用摄像机采集海面图像信息；
然后，图像处理单元对采集到的图像进行图像预处理，提取一条导航基准线；图像处理单元根据导航基准线以及移动平台与导航基准线的相对位置计算出导航信息，导航信息是移动平台横向中间位置点与导航线的横向偏距；
最后，显示屏将导航基准线和导航信息可视化地呈现给搜救者，搜救者根据导航信息，操作移动平台转向调节，从而实现抛投手臂的定位。
进一步的是，显示屏中的导航信息显示方式为单向箭头，箭头方向与横向偏距的方向一致，箭头长度与横向偏距的大小一致。
本发明的有益效果是：1.采用麦克纳姆轮作为执行机构，实现了移动平台的全方位移动；2.搜救员根据导航偏差，手动调节抛投手臂定位，救生圈抛投的位置精度更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为实施例所公开的基于机器视觉定位的救生圈抛投设备及控制方式的结构示意图；
图2为实施例所公开的麦克纳姆轮的分布图；
图3为实施例所公开的控制流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例一
如图1所示的基于机器视觉定位的救生圈抛投设备，包括抛投手臂1、移动平台2、视觉系统、上位机3和无线手持式遥控器4，抛投手臂固定在移动平台的顶部。参见图2，移动平台的底部设置有四个麦克纳姆轮5，这四个麦克纳姆轮均由独立的伺服电机6控制，同侧的两个伺服电机与一个双路电机伺服控制器7连接，每个双路电机伺服控制器中设置有无线接收模块。无线手持式遥控器上设置有两个360度万向摇杆，无线手持式遥控器的线路板上设置有单片机处理单元和无线发射模块。参见图3，转动万向摇杆，单片机处理单元根据万向摇杆的转动数据生成一组指令，无线发射模块将指令发出，无线接收模块接收指令，双路电机伺服控制器根据指令控制伺服电机7的动作。
视觉系统包括摄像机8、补光灯、图像处理单元和显示屏，摄像机和补光灯通过支架9固设在抛投手臂的顶部，图像处理单元内置在上位机内，显示屏嵌在上位机中。视觉系统中的摄像机采集海面图像信息，并将采集到的图像传输给上位机，内置在上位机内的图像处理单元对采集到的图像进行图像预处理，提取出一条导航基准线，显示屏中显示该导航基准线。图像处理单元根据导航基准线以及移动平台与导航基准线的相对位置计算出导航信息，显示屏中以单向箭头的形式显示导航信息。显示屏将导航基准线和导航信息可视化地呈现给搜救者，搜救者根据导航信息，通过无线手持式遥控器操作移动平台转向调节，从而实现抛投手臂的定位。
抛投手臂定位之后需要对麦克纳姆轮进行制动，但是麦克纳姆轮专用的制动装置结构复杂，采购成本高昂，会增加抛投设备的制造成本，所以，本实施例不对麦克纳姆轮实行制动，而是对移动平台实行制动。
参见图1，移动平台底部的四个角处各设置了一个支撑装置，支撑装置由垂直的液压缸10和支撑板11构成，液压缸的缸体固设在移动平台的底部，支撑板固设在液压缸的伸缩杆上。液压缸具有启停控制器14和无线接收模块，无线手持式遥控器上设置有液压缸控制按钮。当抛投手臂定位后，按下液压缸控制按钮，单片机处理单元生成一组指令，无线发射模块将指令发出，液压缸上的无线接收模块接收指令，启停控制器根据指令控制液压缸的伸缩杆伸出，支撑板支撑在甲板上，移动平台得以抬升，麦克纳姆轮呈悬空状态。
参见图1，移动平台内设置有蓄电池12和电源控制器13，电源控制器连接蓄电池，电源控制器通过外部接口与上位机、伺服电机、双路电机伺服控制器和液压缸启停控制器连接。蓄电池给上位机、伺服电机、双路电机伺服控制器供电和液压缸启停控制器供电。
实施例二
在本实施例中将介绍实施例一中救生圈抛投设备的控制方式。
基于机器视觉定位的救生圈抛投设备的控制方式，包括以下步骤：
首先，利用摄像机采集海面图像信息；
然后，图像处理单元对采集到的图像进行图像预处理，提取一条导航基准线；图像处理单元根据导航基准线以及移动平台与导航基准线的相对位置计算出导航信息，导航信息是移动平台横向中间位置点与导航线的横向偏距；
最后，显示屏将导航基准线和导航信息可视化地呈现给搜救者，显示屏中的导航信息显示方式为单向箭头，箭头方向与横向偏距的方向一致，箭头长度与横向偏距的大小一致；搜救者根据导航信息，操作移动平台转向调节，从而实现抛投手臂的定位。
为了避免抛投设备重复向落水者抛投救生圈，图像处理单元进行图像预处理时要对图像中包含的救生圈像素信息进行过滤。
对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.基于机器视觉定位的救生圈抛投设备，其特征在于，包括抛投手臂、移动平台、视觉系统、上位机和无线手持式遥控器，所述抛投手臂固定在所述移动平台的顶部，所述视觉系统包括摄像机、补光灯、图像处理单元和显示屏，所述摄像机和补光灯通过支架固设在所述抛投手臂上，所述图像处理单元内置在所述上位机内，所述显示屏嵌在所述上位机中；所述移动平台的底部设置有四个麦克纳姆轮，四个所述麦克纳姆轮均由独立的伺服电机控制，同侧的两个所述伺服电机与一个双路电机伺服控制器连接，每个所述双路电机伺服控制器中设置有无线接收模块；所述无线手持式遥控器上设置有两个360度万向摇杆，所述无线手持式遥控器的线路板上设置有单片机处理单元和无线发射模块。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉定位的救生圈抛投设备，其特征在于，所述移动平台内设置有蓄电池和电源控制器，所述电源控制器连接蓄电池，电源控制器通过外部接口与上位机、伺服电机、双路电机伺服控制器和液压缸启停控制器连接。
3.根据权利要求2所述的基于机器视觉定位的救生圈抛投设备，其特征在于，所述移动平台底部的四个角处设置有支撑装置，所述支撑装置由垂直的液压缸和支撑板构成，所述液压缸的缸体固设在所述移动平台的底部，所述支撑板固设在所述液压缸的伸缩杆上。
4.根据权利要求3所述的基于机器视觉定位的救生圈抛投设备，其特征在于，所述液压缸具有启停控制模块和无线接收模块，所述无线手持式遥控器上设置有液压缸控制按钮。
5.基于机器视觉定位的救生圈抛投设备的控制方式，其特征在于，包括以下步骤：
首先，利用摄像机采集海面图像信息；
然后，图像处理单元对采集到的图像进行图像预处理，提取一条导航基准线；图像处理单元根据导航基准线以及移动平台与导航基准线的相对位置计算出导航信息，导航信息是移动平台横向中间位置点与导航线的横向偏距；
最后，显示屏将导航基准线和导航信息可视化地呈现给搜救者，搜救者根据导航信息，操作移动平台转向调节，从而实现抛投手臂的定位。
6.根据权利要求5所述的基于机器视觉定位的救生圈抛投设备的控制方式，其特征在于，显示屏中的导航信息显示方式为单向箭头，箭头方向与横向偏距的方向一致，箭头长度与横向偏距的大小一致。
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