[发明专利]一种基于视觉信号反馈的四轴电机控制方法

说明书

技术领域

本发明属于机械自动化技术领域，具体涉及一种基于视觉信号反馈的四轴电机控制方法。

背景技术

随着现代军事装备的不断发展，导弹已成为战机进行攻击和防御的主要武器，为飞机挂导弹和加油成为地面保障任务的重要部分。能否缩短战机出动间隔时间是取得战争先机的关键。统计表明，美军航空兵在以对地攻击为主的作战中，飞机挂弹作业的工作量占整个地面保障作业的80％，占用人员6个以上，是地面保障作业“木桶”中“最短的木板”，因此给挂弹飞机快速挂载导弹是提高空战快速反应能力的重要“硬”作战指标之一。早期挂弹完全靠人工方法，现今机械化有所提高，但大多数情况下，仍需要有地勤人员参与。

目前，主要的挂弹方式为全刚性挂弹。全刚性挂弹由挂弹车机械臂的托弹盘托载弹体，通过地勤人员的肉眼观察来对机械臂操作手辅助指挥，经由多人员的相互配合完成挂弹。挂弹要求弹体与机翼的紧固接口进行准确对接，继由工作人员对紧固接口和其它装置进行连接。这种挂弹方式最大的缺点就是需要多人协作交互并不断调整位置，人员多且效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于视觉信号反馈的四轴电机控制方法，能根据机翼挂弹位置自动实现在四个自由度上的位置调整，挂装位置准确，且工作效率高。

本发明所采用的技术方案是，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、XY平台、剪叉升降机构以及旋转平台机构，XY平台包括X向滚动直线导轨装置和Y向滚动直线导轨装置，X向滚动直线导轨装置上连接有X向驱动电机，Y向滚动直线导轨装置上连接有Y向驱动电机；剪叉升降机构包括竖直设置的剪叉机构，以及用于驱动剪叉机构上下伸缩运动的Z向驱动电机；旋转平台机构包括云台、以及用于驱动云台旋转的旋转驱动电机，云台上安装有摄像头和导弹座，还包括控制单元，控制单元和X向驱动电机、Y向驱动电机、Z向驱动电机、旋转驱动电机以及摄像头相连接；

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、Y向驱动电机、Z向驱动电机以及旋转驱动电机的工作：

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