[发明专利]一种基于机器视觉的旋转轴球平衡系统及控制方法

说明书

本发明适用于控制平衡技术领域，提供了一种基于机器视觉的旋转轴球平衡系统，所述基于机器视觉的旋转轴球平衡系统包括控制模块及监测模块，所述监测模块的输出端连接所述控制模块的输入端；所述监测模块，用于对控制对象进行位置监测，将监测到的位置信号转化为控制模块可处理的信后传输给控制模块；所述控制模块，用于对接收的位置信号进行分析处理，通过控制算法计算出被控对象与预期位置的相对偏差，对被控对象进行控制得到新的位置。将机器视觉应用到平衡系统中，使机器视觉和平衡系统联合起来，进行平衡控制，极大增强了控制的精度，系统的灵活性，提高操作的方便性。

技术领域

本发明属于控制平衡技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的旋转轴球平衡系统及控制方法。

背景技术

随着机器视觉、自动控制、图像处理的等技术的逐渐发展，使得传统上的自动控制设备不再仅限于利用传感的方式对目标进行控制，通过对机器视觉和图像处理的应用使控制系统的控制面更广泛。传统的控制系统基于传感、PID、反馈调节达到对被控对象的控制，使之达到某一期望的值或状态，但在传感器并不能很好的反应目标状态，或是在传感器不能很好作用的情况下就无法实现对被控对象的精准控制。

机器视觉的发展，促进了无人驾驶汽车、人脸识别、医疗影像诊断等科技的广泛应用。自动控制系统也应用了越来越多的机器视觉，用以增强控制面和精准度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于机器视觉的旋转轴球平衡系统及控制方法，旨在解决将机器视觉引入到平衡系统的控制应用中，使机器视觉和平衡系统连接起来，进行精确的平衡控制的技术问题。

本发明是这样实现的，一种基于机器视觉的旋转轴球平衡系统，所述基于机器视觉的旋转轴球平衡系统包括控制模块及监测模块，所述监测模块的输出端连接所述控制模块的输入端；所述监测模块，用于对控制对象进行位置监测，将监测到的位置信号转化为控制模块可处理的信后传输给控制模块；所述控制模块，用于对接收的位置信号进行分析处理，通过控制算法计算出被控对象与预期位置的相对偏差，对被控对象进行控制得到新的位置。

本发明的进一步技术方案是：所述控制模块包括伺服控制模块、I/O模块、旋转轴及微处理器模块，所述微处理器模块的输出端通过总线连接所述I/O模块的输入端，所述I/O模块的输出端连接所述伺服控制模块的输入端，所述旋转轴的一端连接所述伺服控制模块。

本发明的进一步技术方案是：所述伺服控制模块包括伺服控制器、第一伺服电机及第二伺服电机，所述伺服控制器的控制输出端分别连接所述第一伺服电机的控制端及第二伺服电机的控制端。

本发明的进一步技术方案是：所述监测模块采用两个工业相机，两个所述工业相机的输出端分别连接所述微处理器模块的输入端，两个所述工业相机分别置于所述旋转轴的两端并且镜头相对。

本发明的进一步技术方案是：所述微处理模块采用的X20CP1584工控机；所述伺服驱动器采用的是ACOPOS P3伺服驱动器；伺服电机采用8JSA三相同步电机。

本发明的另一目的在于提供一种基于机器视觉的旋转轴球平衡控制方法，所述基于机器视觉的旋转轴球平衡控制方法包括以下步骤：

S1、监测模块将采集到的视觉信号传输给对信号进行处理的微处理器模块；

S2、微处理器模块根据接收到视觉信号分析、处理计算对被控对象的实际位置；

S3、将被控对象的实际位置与预期位置作比较得到偏差值，根据偏差值获取位移补偿量；

S4、伺服控制器接收位移补偿量信息并转换为电信号控制伺服电机进行相应的补偿转动达到预期的状态。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤S4中所述伺服电机包括第一伺服电机及第二伺服电机，所述第一伺服电机转动，带动旋转轴的转动，控制被控对象在水平方向上稳定。