[发明专利]一种基于光流相机和PID控制的在线自动纠偏切割系统

权利要求书

1.一种基于光流相机和PID控制的在线自动纠偏切割系统，其特征在于：包括：

光学成像模块：位于非透明切割材料的上方，由光流相机和辅助光源组成，用于对非透明切割材料进行成像，并根据采集图像输出当前第n帧图像相对于上一帧图像的实时像素偏移量ε(n)；

执行模块：由驱动器、电机和刀片组成，用于接收相应控制信号并驱动电机带动刀片进行位置纠偏；

控制模块：接收光学成像模块输出的各帧实时像素偏移量ε(n)，并运行数据处理程序计算控制量，进而实现通过控制执行模块对刀片的位置进行纠偏；

所述光学成像模块对准切割材料成像，采集连续多帧实时运动图像序列，并获得当前第n帧图像相对于上一帧图像的实时像素偏移量ε(n)，发送到控制模块，进而通过光学成像模块实时检测切割材料与刀片之间的相对运动；

所述光学成像模块与执行模块中的刀片刚性连接，即两者具有固定的空间位置关系，光学成像模块会跟随刀片的运动而运动，进而光学成像模块输出的实时像素偏移量ε(n)实际上为刀片和切割材料两者共同作用下的像素偏移量；

所述控制模块根据获得的实时像素偏移量ε(n)并应用定标原理计算出刀片和切割材料相对运动下的离散实时运动偏移量e(n)；然后再根据PID控制原理计算出对刀片的离散实时控制量u(n)，实时控制量的计算公式如下所示：

e(n)＝K×ε(n)

式中K表示由定标原理确定的两者比例系数，u(n)表示控制模块输出到执行模块的实时控制量，τ表示帧序号，数值从1到当前时刻对应的采样帧序号n，K_P(比例增益)，K_I(积分增益)以及K_D(微分增益)均为调适参数，需要根据实际系统结构进行PID调参以获得在稳定最优运动状态下的参数。