[发明专利]一种针对机械臂的嵌入式视觉系统及其使用方法

摘要

本发明公开了一种针对机械臂的嵌入式视觉系统及其使用方法，属于工业视觉领域，该嵌入式视觉系统包括图像采集模块、现场可编程门阵列FPGA模块、工控机模块和执行终端模块；使用方法为1)、初始化标定；2)图像采集模块采集图像视频模拟信号，转换成数字图像视频信号；3)、现场可编程门阵列FPGA模块进行预处理；4)、工控机模块处理后，得到多图相视频处理结果以及控制信号；5)、执行终端模块根据控制信号进行位姿校正和调整。优点在于采用分布式通信网络框架，将各个模块化分离开，并行地执行各自相应的功能，同时，通信网络又允许各个独立过程之间进行双向的数据传输，构造出整个完整的系统网络。

主权项

一种针对机械臂的嵌入式视觉系统，其特征在于，包括图像采集模块、现场可编程门阵列FPGA模块、工控机模块和执行终端模块；图像采集模块由至少两个图像采集装置组成，图像采集装置以分布式网络结构搭载在执行终端模块上，获取执行终端模块捕捉到的特征对象的经过畸化处理的视觉图像，图像采集模块将视觉图像信号转化成数字图像视频信号传输给现场可编程门阵列FPGA模块进行处理；现场可编程门阵列FPGA模块通过地址总线和数据总线与工控机模块连接，采用初级的图像视频预处理算法，对图像采集模块采集的图像视频进行数字化、图像二值化和滤波预处理，并将处理后的数据信号封装成ROS节点，通过数据总线利用ROS通信协议，以ROS消息的形式传输至工控机模块；ROS通信协议用GigE千兆以太网接口实现图像视频的传输，I/O接口则由FPGA控制，用于FPGA向执行终端模块、工控机模块发送控制流信号；以ROS消息的形式传输至工控机模块做进一步处理分析；工控机模块采用ARM内核处理器作为主控制器的处理器，主控制器基于开源机器人操作系统ROS框架，使用ROS通信实现模块间点对点的松耦合分布式网络连接的处理架构，并相应地执行通讯；ARM内核处理器进行实时的多视频处理和图像处理，判断来自主控制器的控制命令，进行控制命令寻址和处理，将现场可编程门阵列FPGA模块得到的ROS消息结果，给出相应的指令控制操作，通过CAN总线以协议形式传输给执行终端模块；执行终端模块与主控制器利用通信节点进行数据传输，且根据工控机模块输出的矫正指令，调整位姿。