基于计算机视觉的天车抓控系统的设计与实现

作     者：张诗文 

作者单位：武汉科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邓春华

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：计算机视觉 目标检测 双目视觉 三维定位 天车抓控 

摘      要：天车作为大型的起重运输设备,因其运行负载高、吊运稳定、不受地面环境约束等特点,成为现代企业主要的跨内运输工具。集装卸、运输功能于一体的天车,直接影响着生产车间的效率,天车智能化抓控的需求日益显现。目标的识别与定位是实现天车智能抓控的前提。计算机视觉中的目标检测技术能够实现目标的二维定位,结合深度感知技术,可以进一步实现目标的三维定位。在工业目标检测应用场景中,为了避免漏检、提高召回率,通常采取降低置信度阈值的方法,此时目标周围容易规律性产生一些无重叠的虚景框。然而传统的非极大值抑制(Non-Maximum Suppression,NMS)策略主要作用是抑制同一目标的多个重复检测框,并不能很好地解决上述问题。为此,本文设计了一种各向异性NMS方法,对目标周围不同方向采取不同的抑制策略,能有效消除规律性的虚景框。固定工业场景中,目标形状和规律性产生的虚景框往往具有一定关联性。为了促进各向异性NMS在不同方向的精确执行,本文设计了一种比例交并比损失函数,来引导模型拟合目标的形状。另外,结合双目视觉的深度感知技术,本文对目标检测结果进行升维,实现了工件目标的三维定位,为天车定位提供了新的解决方案。为了进一步实现天车抓控的智能化和系统化,本文基于计算机视觉设计并实现了面向智能工厂的天车抓控系统。本文首先对当前天车抓控技术的发展状况进行分析,找出了传统作业方式存在的弊端;其次结合无线网络技术和计算机视觉技术,对采集的数据进行分析,为自动化抓取方案提供依据;最后在系统需求分析的基础上,对系统软硬件选型以及数据库选型提出要求,并基于前述工作实现系统总体设计和功能详细设计,完成系统测试。实际项目上的成功应用表明,本系统为天车抓控提供了一种新的模式,能一定程度上降低从业人员的劳动强度和安全隐患,提升企业生产的效率。