[发明专利]一种基于视觉信号反馈的四轴电机控制方法

权利要求书

1.一种基于视觉信号反馈的四轴电机控制方法，其特征在于，本方法利用的装置为四自由度机械臂挂弹装置，其包括从下到上依次连接设置的机座(1)、XY平台(2)、剪叉升降机构(3)以及旋转平台机构(4)，所述XY平台(2)包括X向滚动直线导轨装置和Y向滚动直线导轨装置，所述X向滚动直线导轨装置上连接有X向驱动电机(6)，所述Y向滚动直线导轨装置上连接有Y向驱动电机(8)；所述剪叉升降机构包括竖直设置的剪叉机构(10)，以及用于驱动所述剪叉机构(10)上下伸缩运动的Z向驱动电机(11)；所述旋转平台机构包括云台(13)、以及用于驱动所述云台(13)旋转的旋转驱动电机(16)，所述云台(13)上安装有摄像头和导弹座(17)，还包括控制单元，所述控制单元和所述X向驱动电机(6)、Y向驱动电机(8)、Z向驱动电机(11)、旋转驱动电机(16)以及摄像头相连接；

本方法的步骤为：

步骤1、设置标记：

在机翼的多个挂弹位置分别对应设置多个不同颜色的标记组，所述每个标记组均包括颜色相同且并列设置的三角形标记和圆形标记；

步骤2、通过所述摄像头获得包含全部标记在内的实时视域图像，所述控制单元提取该视域图像中与步骤1设置的各标记组颜色相同的像素点，并将提取的像素点集合对应定义为多个标记组区域；

步骤3、在各标记组区域中，区分第一标记区域Ω₁和第二标记区域Ω₂：

在摄像头的视域图像中构建水平方向的直角坐标系，指定该标记组区域中横纵坐标最小的像素点作为初始像素点，计算该标记组区域中其它像素点与该初始像素点之间的像素距离h，将最大的像素距离定义为H，比较各像素距离h与H/2大小，像素距离h大于H/2的像素点集合定义为第一标记区域Ω₁，像素距离h小于H/2的像素点集合定义为第二标记区域Ω₂；

步骤4、分别判别第一标记区域Ω₁和第二标记区域Ω₂的形状：

构建待判别标记区域的外接矩形，计算该外接矩形的面积S_r以及待判别标记区域的面积S，计算待判别标记区域与其对应的外接矩形的面积比值：η＝S/S_r，设定阈值Th，当η≥Th时，则判断该待判别标记区域的形状为圆形，即该带判别标记区域为圆形标记；否则，该待判别标记区域为三角形标记；

步骤5、计算同一标记组中圆形标记中点A(x₂，y₂)，以及三角形标记中点B(x₃，y₃)，以及像素点A(x₂，y₂)与像素点B(x₃，y₃)之间连线的中点C(x₄，y₄)；

计算摄像头视域图像的中心点D(x₅，y₅)；

步骤6、控制X向驱动电机(6)、Y向驱动电机(8)、Z向驱动电机(11)以及旋转驱动电机(16)的工作：

步骤6.1、根据像素点A(x₂，y₂)和B(x₃，y₃)的相对位置，控制旋转驱动电机(16)的工作：

设定判定旋转阈值ε₁，实时检测y₃与y₂的数值并比较两者大小，根据比较结果驱动旋转驱动电机(16)转动，直至|y₃-y₂|＜ε₁；

步骤6.2、根据像素点C(x₄，y₄)和D(x₅，y₅)的相对位置，控制X向驱动电机(6)和Y向驱动电机(8)的工作：

设定X向对准阈值ε₂，实时检测x₄与x₅的数值并比较两者大小，根据比较结果驱动X向驱动电机6正转或反转，直至|x₄-x₅|＜ε₂；设定Y向对准阈值ε₃，实时检测y₄与y₅的数值并比较两者大小，根据比较结果驱动Y向驱动电机8正转或反转，直至|y₄-y₅|＜ε₃；

步骤6.3、获得实时监测视域获得圆形标记的检测面积，并与控制系统中预设的该圆形标记的实际面积以及距离-面积映射关系，驱动Z向驱动电机(11)工作，Z向驱动电机(11)驱动剪叉机构(10)向上伸展，直至导弹和挂弹位置的高度相同；

步骤7、实现导弹的横向推进：

驱动X向驱动电机(6)转动，使XY平台2在X轴方向上平移预设的横向推进距离L，此时，导弹和挂弹位置的位置重合；将导弹推进至机翼下的挂点上，完成挂弹动作。