CN112710230A - 一种单目机器视觉球形电机位置检测算法数据集采集装置 - Google Patents

一种单目机器视觉球形电机位置检测算法数据集采集装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112710230A
CN112710230A CN202011469185.2A CN202011469185A CN112710230A CN 112710230 A CN112710230 A CN 112710230A CN 202011469185 A CN202011469185 A CN 202011469185A CN 112710230 A CN112710230 A CN 112710230A
Authority
CN
China
Prior art keywords
machine vision
support
data set
spherical motor
industrial camera
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011469185.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112710230B (zh
Inventor
李国丽
周嗣理
王群京
郑常宝
陈起旭
钱喆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui University
Original Assignee
Anhui University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui University filed Critical Anhui University
Priority to CN202011469185.2A priority Critical patent/CN112710230B/zh
Publication of CN112710230A publication Critical patent/CN112710230A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112710230B publication Critical patent/CN112710230B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/003—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring position, not involving coordinate determination
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/80—Analysis of captured images to determine intrinsic or extrinsic camera parameters, i.e. camera calibration
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/40—Extraction of image or video features
    • G06V10/44—Local feature extraction by analysis of parts of the pattern, e.g. by detecting edges, contours, loops, corners, strokes or intersections; Connectivity analysis, e.g. of connected components
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30244—Camera pose

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种单目机器视觉球形电机位置检测算法数据集采集装置，包括三自由度运动支架组合，球形电机，高精度的伺服电机，工业相机，机器视觉照明系统的LED灯带，机器视觉支架等。本发明所述装置与PC机结合，数据采集时球形电机输出轴由上位机结合伺服电机控制器的脉冲控制功能实现固定的步进精度下的自动化拖动。所述三个自由度的实时角度在上位机软件里与工业相机所获取的同一时刻的帧图像融合生成球形电机位置检测智能算法的数据集，进而实现对单目机器视觉位置检测智能算法数据集的集中采集。所采集到的数据集可以根据实际需要用于各种单目机器视觉位置检测智能算法的训练与测试，能极大提高相关智能算法数据集的采集效率与采集精度。

Description

一种单目机器视觉球形电机位置检测算法数据集采集装置
技术领域
本发明涉及球形电机控制技术领域，具体涉及一种单目机器视觉球形电机位置检测算法数据集采集装置，所述装置自动采集的数据集可以用作相关机器视觉智能算法的训练集和测试集。
背景技术
球形电机是一种能够在一个关节里实现多自由度运行的紧凑电气机构，对于机器人和仿生、航天、军事等领域的复杂精密运动方面有很大的应用前景。球形电机转子输出轴的空间多维运动特性导致其转子实时位置检测相对于传统电机更困难，且无现有成熟方法借鉴，因此球形电机的转子位置检测是球形电机控制领域的关键技术之一，也是目前球形电机研究领域亟待解决的关键问题之一。
近年来国际学者提出了多种位置检测方案，包括滑轨支架旋转编码器，光电式编码器，MEMS传感器，霍尔传感器，SAW传感器以及机器视觉的方法等等。但目前鲜有基于智能算法的单目机器视觉转子位置检测方法。基于滑轨支架旋转编码器的检测方案需要机械结构耦合转子与旋转编码器的运动，不仅增加了摩擦阻力，也占用了转子带载空间。基于光电编码器的检测方案转子表面所喷涂的图案易受污染，且需要较多的光电编码器构成复杂系统才能提高分辨率。基于MEMS传感器的检测方案结构简单，但存在着累计误差的问题，传感器本身也有受磁场干扰的风险。基于霍尔传感器的检测方案虽然成本较低，但需要安装在定子球壳体内部，易受污染，且因为球形电机空间磁场的复杂性，计算量也大。基于SAW传感器同样需要较多的数量构成复杂系统，不便于实际应用。
目前也有基于机器视觉的非接触式检测方案，但大多是简单的通过相关滤波等算法识别图像特征点，再通过角度几何关系计算出转子输出轴所在高度角θ和方位角
Figure BDA0002835662970000011
但这种方法存在着因转子空间运动高度差导致的图像特征点偏心问题，进而会影响机器视觉的实际检测精度。因为球形电机的转子位置检测精度直接影响到整个电机系统的控制精度，所以研究采用智能算法机器视觉的方法对球形电机机器视觉位置检测非常有实用价值。本发明能够为基于单目机器视觉的球形电机位置检测智能算法提供数据集(包括训练集和测试集)采集平台。
发明内容
本发明的目的是为球形电机位置检测所采用的单目机器视觉智能算法提供一个自动化的高精度数据集(包括训练集和测试集)采集平台。
本发明采用的技术方案为：一种单目机器视觉球形电机位置检测算法数据集采集装置，包括：三自由度运动支架组合，球形电机上的输出轴1，绕X方向伺服电机2，绕Y方向伺服电机3，绕Z方向伺服电机4，工业相机5，机器视觉照明系统的LED灯带6，以及固定LED灯带6和工业相机5的机器视觉支架，所述数据集采集装置的拓扑和结构能够覆盖目前所有的球状转子球形电机的实时位置数据集的采集。所述数据集采集装置与PC机上位机一起，将三个伺服电机所反馈的实时角度值和工业相机5采集的实时图像在上位机软件内部融合成目标数据集，包括测试集和训练集，用于单目机器视觉位置检测智能算法的训练和测试。
进一步地，所述三自由度运动支架组合由静止支架7、安装在静止支架上的绕X方向旋转的支架8、以及安装在绕X方向旋转的支架8上的绕Y方向旋转的支架9构成，绕X方向旋转伺服电机2和绕Y方向旋转伺服电机3分别安装在绕X方向旋转的支架8和绕Y方向旋转的支架9的旋转运动轴上，，可实时地拖动球形电机输出轴做俯仰、偏航运动，并将实时角度αi和βj通过伺服电机控制器返回给上位机，用于角度及对应帧图像的同步确认。
进一步地，所述球形电机10固定在静止支架7上，其输出轴1穿过绕Y方向运动的支架9的正中心，并将机器视觉图像特征点11安装在输出轴1的顶端，绕Z方向旋转伺服电机4与球形电机输出轴垂直安装在绕Y方向旋转的支架9上，并通过锥形齿轮18实现绕Z方向旋转的动力传输。绕Z方向旋转伺服电机4可可拖动输出轴绕Z方向自旋并实时地通过伺服电机控制器返回当前自旋角γk给上位机，用于角度及对应帧图像的同步确认。
进一步地，所述三自由度运动支架组合通过静止支架7固定在机器视觉支架的底座12上，以保证球形电机球心、图像特征点11所在位置与工业相机5标定后不会因外界触碰或者试验装置移动而导致相对位置的改变，进而避免不必要的工业相机重复标定工作或测量与控制过程中的精度降低。
进一步地，所述固定机器视觉照明系统的LED灯带6和工业相机5分别通过工业相机支撑杆13和照明系统LED灯带支撑杆14安装固定在机器视觉支架上，其安装高度根据工业相机标定需要可调。其中两根合适长度的机器视觉照明系统的条形LED灯带6为照明面相对方向安装且在斜向下45°的方向上固定在工业相机与特征点之间的合适高度。
进一步地，PC机上位机实时获取伺服电机控制器所返回的偏航角αi、俯仰角βj、自旋角γk三个方向的运动角度，并将这三个角度作为工业相机5所采集同一时刻的实时图像的标签融合到实时图像中，进而自动生成目标数据集。该数据集可根据实际需要用于各种智能算法的训练或测试。三自由度角度与对应帧图像的同步通过返回角度与图像获取指令的计算值的比较来控制，具体逻辑见图4。
本发明原理在于：本发明公开了一种单目机器视觉球形电机位置检测算法数据集采集装置，包括三自由度运动支架组合，球形电机，伺服电机，工业相机，机器视觉照明系统的LED灯带，机器视觉支架等。本发明所述装置与PC机结合，通过高精度的伺服电机拖动球形电机输出轴做三个自由度的旋转运动，并将实时角度αi、βj和γk通过伺服电机控制器返回给PC机的上位机软件，用于角度及对应帧图像的同步确认。所述三个自由度的旋转角度αi、βj和γk在上位机软件里与工业相机5所获取的同一时刻的帧图像融合生成智能算法的数据集(包括训练集和测试集)，进而实现对球形电机三自由度运动时，单目机器视觉位置检测智能算法数据集的集中采集。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明所述装置为基于单目机器视觉的球形电机位置检测提供了一种可靠的智能算法数据集采集方案，让基于单目机器视觉球形电机位置检测的智能算法能方便的获得三个自由度的实时运动训练集和测试集，而不再依赖于特征点提取后的几何关系转化运算，避免了因图像特征点偏心等问题造成的精度损失。图像特征点的选择也无需再考虑几何运动关系的匹配而更加自由方便。
(2)本发明所采集到的数据集可以根据实际需要用于各种智能算法的训练与测试，能极大提高机器视觉检测智能算法的数据集采集效率和采集精度。后期只要保证球形电机球心、图像特征点所在高度与工业相机标定后的相对位置固定不变，工业相机实时图像通过经数据集训练和测试的智能算法运算分析，就能完全实现高精度的无接触式的球形电机转子位置检测与跟踪，进而有效支持球形电机的闭环控制。
(3)本发明所述装置可以同时作为球形电机闭环控制的试验平台，能实现球形电机多种位置检测方案下的闭环控制试验，包括但不限于基于MEMS位置检测的闭环控制试验和基于普通单目机器视觉的闭环控制试验(例如相关滤波算法方案)等，进而为方案比较与选择提供测试平台。同时，该装置也给开环控制测试集成了上位机软件控制平台。
附图说明
图1为单目机器视觉球形电机位置检测算法数据集采集装置总成的结构分析示意图，其中，1为球形电机输出轴，2为绕X方向旋转伺服电机，3为绕Y方向旋转伺服电机，4为绕Z方向旋转伺服电机，5为工业相机，6为机器视觉照明系统LED灯带，7为静止支架，8为绕X方向旋转的支架，9为绕Y方向旋转的支架，10为球形电机，11为图像特征点，12为机器视觉支架底座，13为工业相机支撑杆，14为照明系统LED灯带支撑杆，15为四个配重块，16为方形支架杆连接件，17为机器视觉支架主杆，18为锥形齿轮；
图2为单目机器视觉球形电机位置检测用于球形电机闭环控制时工作示意图；
图3为单目机器视觉球形电机位置检测算法数据集采集装置的电器拓扑图；
图4位单目机器视觉球形电机位置检测算法数据集采集装置的系统工作流程图
图5为单目机器视觉球形电机位置检测算法数据集采集装置的上位机软件主界面布局图；
图6为单目机器视觉球形电机位置检测算法数据集采集装置的上位机软件集成的开环控制子窗口界面布局图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步说明。
本发明是一种单目机器视觉球形电机位置检测算法数据集采集的机电一体化装置，实现了对球形电机实时位置的三个自由度的运动角度及单目图像信息的采集与融合处理。
如图1所示，所述三自由度运动支架组合由静止支架7，球形电机10，绕X方向旋转的支架8，绕Y方向旋转的支架9和三个高精度伺服电机构成。
所述静止支架7沿X轴方向安装固定在机器视觉支架的底座12上，该静止支架将整个三自由度运动支架组合抬高，以保证绕X方向旋转的支架8和绕Y方向旋转的支架9都有足够的运动空间。
所述绕X方向旋转的支架8为任意重心在运动球心的框形结构，通过位于X轴上的两个轴固定在静止支架7上，并且与绕X方向旋转伺服电机2同轴安装，用于按指令拖动绕X方向旋转的支架8运动相应的角度，即偏航角αi。该绕X方向旋转伺服电机2中心轴始终与绕X方向旋转的支架8同步旋转。
所述绕Y方向旋转的支架9为U形框，固定在绕X方向旋转的支架8中心运动轴线位置(Y轴)，并且与绕Y方向旋转伺服电机3同轴安装，用于按指令拖动绕Y方向旋转的支架9运动相机的角度，即俯仰角βj。该绕Y方向旋转伺服电机3中心轴始终与绕Y方向旋转的支架9同步旋转。
球形电机的输出轴1从绕Y方向旋转的支架9正中心穿过，并且与绕Z方向旋转伺服电机4所连锥形齿轮18同轴安装。绕Z方向旋转伺服电机4固定在绕Y方向旋转的支架9上方，为不影响也不遮挡球形电机的输出轴1自转而带动图像特征点11的自转运动，将图像特征点太高到高于伺服电机4的上方。同时绕Z方向旋转伺服电机4拖动球形电机输出轴自转并实时反馈自转的运动角度，即自旋角γk。
为保证该支架时刻处于平衡状态，15所指向的四个配重块分别安装在UU形框上图1示位置，以保证绕Y方向旋转的支架9的重心不论在什么角度下都始终落在Y轴上，从而使得支架能在伺服电机的拖动及控制下稳定地停留在运动范围内的任意点上。
所述绕X方向旋转的支架8和绕Y方向旋转的支架9的旋转运动中心与球形电机的球心重合。因为所述绕X方向旋转的支架8和绕Y方向旋转的支架9、球形电机输出轴1是硬连接的，所以三个伺服电机所返回的角度值即为球形电机转子三个自由度运动对应的偏航角αi、俯仰角βj和自旋角γk，可以用于角度及对应帧图像的同步确认。
如图1所示，所述装置由机器视觉支架主杆17，机器视觉支架底座12，工业相机5、工业相机支撑杆13和机器视觉照明系统LED灯带6和照明系统LED灯带支撑杆14构成，机器视觉支架主杆17为一系列固定长度圆柱形金属杆件组合，其两头通过内外螺纹互相配合连接可以构成所需长度。该机器视觉支架主杆17通过其最底部的外螺纹固定在机器视觉支架底座12上，主杆17上标有尺寸刻度，方便工业相机5与LED灯带6安装定位。
所述工业相机5通过工业相机支撑杆13固定在三自由度运动支架组合正上方，工业相机支撑杆13主体为与一根结构和尺寸同机器视觉支架主杆17的圆柱形杆件，它与机器视觉支架主杆17垂直安装，通过方形支架杆连接件16固定，并且水平和垂直相对位置均能按需要调节。
所述机器视觉照明系统LED灯带6有两根，分别安装在照明系统LED灯带支撑杆14的两个分支上，支撑杆由三根方形开槽杆件与一根结构和尺寸同机器视觉支架主杆17的圆柱形杆件组合安装构成，两根LED灯带固定在其中两根杆件上，并与第三根杆件垂直安装。第三根杆件中间通过内螺纹连接在照明系统LED灯带支撑杆14上的圆柱形杆件尾端，并与机器视觉支架主杆17垂直安装，通过方形支架杆连接件16固定，水平和垂直相对位置同样均能按需要调节。所述LED照明系统的两个LED灯带6通过模拟控制器可以调节灯光的亮暗，以满足不同条件下最佳的机器视觉检测照明需求。
本发明所述装置完成数据采集任务后，可以将图像特征点下方的三自由度运动支架组合的运动部分拆除，只保留待工作的球形电机和静止支架即可转化为基于智能算法的单目机器视觉球形电机位置检测台架，将球形电机与控制器相连即可实现基于单目视觉球形电机位置检测的闭环控制系统，新的闭环控制系统只要保证球形电机球心、图像特征点位置，工业相机高度与位置三者相对不变即可在完成训练的位置检测智能算法支持下直接闭环工作。图2为单目视觉球形电机位置检测闭环控制时工作示意图。同时，如果采用MEMS传感器安装在图像特征点位置来反馈位置信息，也可以实现闭环控制，可用于单目机器视觉闭环控制的算法比较分析。
1、机械连接工作原理说明：
如图3所示，绕X方向旋转的支架8的绕X轴旋转运动、绕Y方向旋转的支架9的绕Y轴旋转运动和球形电机输出轴1的自转运动共同构成球形电机转子偏航、俯仰和自旋三个自由度。三个高精度的伺服电机与以上所述三个自由度的运动轴同轴硬连接，以保证同步旋转，进而达到拖动绕X方向旋转的支架8、绕Y方向旋转的支架9及转子输出轴1自转三个自由度上运动旋转角度的目的。
球形电机的输出轴1穿过绕Y轴旋转支架的中心(通过旋转轴)，其顶端用于固定机器视觉图像特征点11，该结构能够保证图像特征点11可以随着输出轴1的旋转而同步旋转，如图1所示。
工业相机5与三自由度运动支架组合、球形电机输出轴1运动区域位置相对固定，如此工业相机只需要标定一次即可适用于不同的球形电机的闭环控制，只要新的球形电机球心与现有球形电机球心重合、新的球形电机的输出轴1顶端图像特征点11位置与现有球形电机的位置一致即可。
机器视觉照明系统LED灯带高度可以上下调节。而且LED灯带的亮度由两路24V的LED灯带模拟控制器控制，可以根据不同的环境调节LED灯带的亮暗，以满足不同工况下机器视觉的检测要求。
2、电器系统工作原理说明：
本发明所述装置为机电一体化装置，其电器系统拓扑如图3所示。
本发明所述的高精度伺服电机按上位机指令运动。为保证所获取图像与三个自由度的运动角度同步，所述装置通过伺服电机控制器完成上位机运动指令后返回所接收角度，并与上位机所计算出的获取一帧图像的条件进行比较判断，以保证当前三自由度角度值与当前所获取的帧图像同步。所述球形电机三个自由度的旋转角度值，分别为偏航角αi、俯仰角βj和自旋角γk。
本发明所述的机器视觉图像由工业相机实时采集。为保证图像的光照清晰度，所述装置配备专用的LED照明系统辅助图像采集。工业相机所采集的图像由USB 3.0通信实时传递到PC机上位机软件，其图像获取可通过上位机根据所选工业相机的SDK中的接口GetOneFrame函数来主动获取图像。
数据采集时球形电机输出轴的运动由上位机结合伺服电机控制器的脉冲控制功能实现固定的步进精度要求下的自动化数据集采集。上位机发送绕x轴运动指令，伺服电机控制器运动后返回所接收并执行的角度αi给上位机。上位机再发送绕y轴运动指令，伺服电机控制器运动后返回所接收并执行的角度βj给上位机。上位机再发送绕z轴运动指令，伺服电机控制器运动后返回所接收并执行的角度γk给上位机。上位机比较计算出的三个角度与所返回的三个角度，如果一致就执行工业相机一帧图像获取指令，以完成当前时刻同步图像的采集。具体循环工作逻辑可参见流程图4，其中偏航运动范围是(-α，+α)，俯仰运动范围是(-β，+β)，自旋一圈是360°。
上述图像信号与角度值需要由上位机软件实时对应并融合处理，以得到目标智能算法所需要的数据集(包括训练集和测试集)，方便后期的训练与测试。
图5为上位机数据集采集软件主界面布局图，鼠标左键单击“控制器开环控制界面”可以打开球形电机开环控制子界面，它能支持24个线圈的球形电机的开环控制，其布局图如图6所示。如果实际球形电机的线圈数超出24，只需对应增加线圈电流方向Cj和线圈电流大小Icj(j＞24)。开环控制指令通过485串口通信下发给球形电机专用控制系统。

Claims (6)

1.一种单目机器视觉球形电机位置检测算法数据集采集装置，其特征在于：包括三自由度运动支架组合，球形电机上的输出轴(1)，绕X方向旋转伺服电机(2)，绕Y方向旋转伺服电机(3)，绕Z方向旋转伺服电机(4)，工业相机(5)，机器视觉照明系统的LED灯带(6)，以及固定LED灯带(6)和工业相机(5)的机器视觉支架。所述数据集采集装置的拓扑和结构能够覆盖目前所有的球状转子球形电机的实时位置数据集的采集。所述数据集采集装置与PC机的上位机一起，将三个伺服电机实时角度值和工业相机(5)采集的实时图像融合成目标数据集，包括测试集和训练集，用于单目机器视觉位置检测智能算法的训练和测试。
2.根据权利要求1所述的单目机器视觉球形电机位置检测算法数据集采集装置，其特征在于：所述三自由度运动支架组合由静止支架(7)、安装在静止支架上的绕X方向旋转的支架(8)、以及安装在绕X方向旋转的支架(8)上的绕Y方向旋转的支架(9)构成。绕X方向旋转伺服电机(2)和绕Y方向伺服电机(3)分别安装在绕X方向旋转的支架(8)和绕Y方向运动的支架(9)的旋转运动轴上，可实时地拖动球形电机输出轴做俯仰、偏航运动，并将实时角度αi和βj通过伺服电机控制器返回给上位机，用于角度及对应帧图像的同步确认。
3.根据权利要求1所述的单目机器视觉球形电机位置检测算法数据集采集装置，其特征在于：所述球形电机(10)安装在静止支架(7)上，其输出轴(1)穿过绕Y方向旋转的支架(9)的正中间，并将机器视觉图像特征点(11)安装在输出轴(1)的顶端。绕Z方向旋转伺服电机(4)与球形电机输出轴垂直安装在绕Y方向旋转的支架(9)上，并通过锥形齿轮(18)实现绕Z方向旋转的动力传输。绕Z方向旋转伺服电机(4)可拖动输出轴绕Z方向自旋并实时地通过伺服电机控制器返回当前自旋角γk给上位机，用于角度及对应帧图像的同步确认。
4.根据权利要求1所述的单目机器视觉球形电机位置检测算法数据集采集装置，其特征在于：所述三自由度运动支架组合通过静止支架(7)固定在机器视觉支架的底座(12)上，以保证球形电机球心、图像特征点(11)所在位置与工业相机(5)三者之间标定后不会因外界触碰干扰或者试验装置被动移动而导致相对位置的改变，进而避免不必要的工业相机重复标定工作或测量与控制过程中的精度降低。
5.根据权利要求1所述的单目机器视觉球形电机位置检测算法数据集采集装置，其特征在于：所述工业相机(5)和机器视觉照明系统的LED灯带(6)分别通过工业相机支撑杆(13)和照明系统LED灯带支撑杆(14)安装固定在机器视觉支架主杆(17)上，其安装高度可根据工业相机标定需要可调，其中两根合适长度的机器视觉照明系统的条形LED灯带(6)为照明面相对方位安装且在斜向下45°的方向上固定在工业相机与特征点之间的合适高度。
6.根据权利要求1所述的单目机器视觉球形电机位置检测算法数据集采集装置，其特征在于：PC机上位机实时获取伺服电机控制器所返回的偏航角αi、俯仰角βj、自旋角γk三个方向的运动角度，并将这三个角度作为工业相机(5)所采集同一时刻的实时图像的标签融合到实时图像中，进而自动生成目标数据集。该数据集可根据实际需要用于各种智能算法的训练或测试。三自由度角度与对应帧图像的同步通过返回角度与图像获取指令的计算值的比较来控制，具体逻辑见图4。
CN202011469185.2A 2020-12-14 2020-12-14 一种单目机器视觉球形电机位置检测算法数据集采集装置 Active CN112710230B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011469185.2A CN112710230B (zh) 2020-12-14 2020-12-14 一种单目机器视觉球形电机位置检测算法数据集采集装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011469185.2A CN112710230B (zh) 2020-12-14 2020-12-14 一种单目机器视觉球形电机位置检测算法数据集采集装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112710230A true CN112710230A (zh) 2021-04-27
CN112710230B CN112710230B (zh) 2022-05-10

Family

ID=75542023

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011469185.2A Active CN112710230B (zh) 2020-12-14 2020-12-14 一种单目机器视觉球形电机位置检测算法数据集采集装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112710230B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5319577A (en) * 1992-12-18 1994-06-07 Georgia Tech Research Corporation Orientation sensing system and method for a spherical body
US5402049A (en) * 1992-12-18 1995-03-28 Georgia Tech Research Corporation System and method for controlling a variable reluctance spherical motor
CN102009413A (zh) * 2010-11-02 2011-04-13 北京航空航天大学 一种适用于球电机的具有姿态检测的三自由度被动球关节
CN103135549A (zh) * 2012-12-21 2013-06-05 北京邮电大学 一种具有视觉反馈的球形机器人运动控制系统及运动控制方法
CN108021534A (zh) * 2017-11-17 2018-05-11 天津大学 基于3-d磁场传感器的永磁球形电动机位置检测方法
CN108061855A (zh) * 2017-11-30 2018-05-22 天津大学 一种基于mems传感器的球形电机转子位置检测方法
CN108736657A (zh) * 2018-05-31 2018-11-02 安徽大学 一种基于光学传感器的永磁球形电机转子位置检测方法
CN109612375A (zh) * 2018-11-20 2019-04-12 天津大学 一种基于霍尔元件的球形电机转子位置检测方法
CN109828207A (zh) * 2019-03-26 2019-05-31 安徽大学 一种三自由度球形电机姿态、力矩检测台架及检测方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5319577A (en) * 1992-12-18 1994-06-07 Georgia Tech Research Corporation Orientation sensing system and method for a spherical body
US5402049A (en) * 1992-12-18 1995-03-28 Georgia Tech Research Corporation System and method for controlling a variable reluctance spherical motor
CN102009413A (zh) * 2010-11-02 2011-04-13 北京航空航天大学 一种适用于球电机的具有姿态检测的三自由度被动球关节
CN103135549A (zh) * 2012-12-21 2013-06-05 北京邮电大学 一种具有视觉反馈的球形机器人运动控制系统及运动控制方法
CN108021534A (zh) * 2017-11-17 2018-05-11 天津大学 基于3-d磁场传感器的永磁球形电动机位置检测方法
CN108061855A (zh) * 2017-11-30 2018-05-22 天津大学 一种基于mems传感器的球形电机转子位置检测方法
CN108736657A (zh) * 2018-05-31 2018-11-02 安徽大学 一种基于光学传感器的永磁球形电机转子位置检测方法
CN109612375A (zh) * 2018-11-20 2019-04-12 天津大学 一种基于霍尔元件的球形电机转子位置检测方法
CN109828207A (zh) * 2019-03-26 2019-05-31 安徽大学 一种三自由度球形电机姿态、力矩检测台架及检测方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王群京等: "三维球形电动机位置检测的研究与发展", 《微特电机》 *
魏章波等: "基于单目视觉的球形电机转子方位测量方法", 《电测与仪表》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112710230B (zh) 2022-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103527620B (zh) 可实现回转角度测量的球铰链及测量方法
CN108534679A (zh) 一种筒形件轴线位姿的无靶标自动测量装置及方法
CN106041927A (zh) 结合eye‑to‑hand和eye‑in‑hand结构的混合视觉伺服系统及方法
CN103640022A (zh) 航天器机械臂柔性随动控制方法
CN103988049A (zh) 具有摄像头的坐标测量机
CN203031254U (zh) 自动锁螺丝装置和系统
CN103111753A (zh) 一种基于视觉的全自动晶圆划片机控制系统
CN109596073A (zh) 一种基于视觉测量的回转台中心轴线的原点位置标定方法
EP2245425B1 (en) Motorized coordinate measuring device
CN208887585U (zh) 机器视觉测量装置
CN105806251A (zh) 基于线激光传感器的四轴测量系统及其测量方法
CN103528514A (zh) 机器视觉多视场协同机构及装有该机构的测量与检测装置
CN110081821A (zh) 智能化高铁白车身装配质量检测装置及其方法
CN201744691U (zh) 翼身对接自动制孔系统
CN106275501A (zh) 一种六自由度调姿平台的控制系统及控制方法
CN108145699A (zh) 管式直线电机驱动的六自由度并联机器臂及其控制方法
CN102103192B (zh) 单方向磁场自动定位测量装置
CN112710230B (zh) 一种单目机器视觉球形电机位置检测算法数据集采集装置
CN102263893A (zh) 一种多轴直线电机驱动的仿生视觉平台
CN204595620U (zh) 一种视觉设备作为传感器的并联平台跟踪控制装置
CN102176139B (zh) 一种多轴同步运行控制系统
CN110053072A (zh) 一种复合式机械臂机构及其进行物料搬运的方法
CN202975814U (zh) 一种立体视觉空间动态跟踪装置
CN201909837U (zh) 单方向磁场自动定位测量装置
CN102519671B (zh) 一种用于测量陀螺仪静平衡的基于双目视觉的空间位姿测量装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant