【摘要】：纜索表面的健康狀態(tài)與纜索的使用壽命息息相關(guān)。對纜索表面進(jìn)行有效的檢測是橋梁維護(hù)工作的重要內(nèi)容。傳統(tǒng)的人工檢查方法效率低、成本高,而且會給工作人員帶來較大的安全隱患。因此,使用纜索爬行機(jī)器人攜帶圖像傳感器采集纜索表面圖像,成為了當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。本文通過分析課題的來源與國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,提出了一種基于嵌入式Linux的纜索表面圖像采集系統(tǒng)方案,并完成了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。該系統(tǒng)由兩部分構(gòu)成:圖像采集端、圖像接收端。圖像采集端掛載于機(jī)器人身上,隨著機(jī)器人的爬行,將纜索表面一周圖像分段采集下來,傳輸?shù)綀D像接收端。本文所做的主要工作如下:1、根據(jù)課題的背景與設(shè)計(jì)要求,提出了基于嵌入式Linux的纜索表面圖像采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。該方案由圖像采集端和圖像接收端組成,通過無線模塊連接。2、根據(jù)設(shè)計(jì)方案搭建了圖像采集端和圖像接收端的硬件平臺、開發(fā)環(huán)境。圖像采集端由JZ2440_V2開發(fā)板、3個USB攝像頭、NRF24L01P模塊等組成;圖像接收端由樹莓派、10.1寸LCD顯示器、NRF24L01P模塊等組成。3、在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)過程中,研究了 Linux字符設(shè)備驅(qū)動框架,使用異步通知、中斷機(jī)制和poll機(jī)制等技術(shù)完成了 NRF24L01P和EL817模塊的驅(qū)動設(shè)計(jì)。通過V4L2接口技術(shù),使用USB攝像頭實(shí)現(xiàn)圖像采集,并使用JPEG算法壓縮圖像。通過研究NRF24L01P干擾源的特性,設(shè)計(jì)了適用于本系統(tǒng)的圖像傳輸協(xié)議和跳頻方法,提高圖像傳輸效率。4、使用QT平臺設(shè)計(jì)了友好的圖像接收端用戶界面。并通過研究攝像機(jī)的畸變校正原理,使用OPENCV實(shí)現(xiàn)了攝像頭的標(biāo)定和廣角畸變的矯正。5、對系統(tǒng)進(jìn)行了室內(nèi)外測試。測試結(jié)果表明:本文的纜索圖像采集系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)圖像采集,并使用無線的方式將圖像及時傳輸?shù)綀D像接收端,圖像清晰,無明顯畸變,達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
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所以，在介紹本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之前，先了解一下纜索爬行機(jī)器人結(jié)構(gòu)與運(yùn)動形態(tài)。逡逑纜索機(jī)器人結(jié)構(gòu)框架呈圓柱狀，由夾緊機(jī)構(gòu)、步進(jìn)機(jī)構(gòu)、防偏機(jī)構(gòu)等組成，整體近似逡逑一個圓柱形，如圖２－１所示。呈開合式設(shè)計(jì)，通過安裝拆除鏈接板就能便捷地將機(jī)器人套逡逑裝到纜索上。逡逑S緬義希保鹿潭埽唬玻薪艫緇�；＼囩磁重毌砌嵒４．轴定螕Q罰誨義希擔(dān)薪艫緇髦�；６．连杆；ＡP嶁韻鸞�；８．防偏装置Ｕd義希梗瞎潭埽唬保埃聘說緇�；１１．瑟M唇影�；１２．箱X唇影澹唬保常濾麇義賢跡玻崩濾髖佬謝魅酥魈邋義匣魅說某跏甲刺舷錄薪糇刺�，中紲Z耐聘說緇τ諼瓷燜踝刺５蔽尷咧噶罱渝義鮮漳？榻郵盞角敖噶釷保霞薪糇爸盟煽�，推刚f緇耆瞥觶簧霞薪糇爸眉薪�，箱浝C義轄糇爸盟煽�，推刚f緇耆棧�；箱浶紧装置夹紧，，前进一步动作完硞悖当洁]盞膠笸酥稿義狹釷�，箱浶紧装置松开，推刚f緇耆瞥觶幌錄薪糇爸眉薪�，上夹紧装置松开，推刚f玨義匣耆棧�；上夹紧装置夹紧，后退一步动作完硞悖机器人哉r敖討�，上荚侓装置艺d義賢瓿杉薪艟突岱⒊鲆桓霾教藕擰８瞇藕盼桓觶保埃恚蟮母叩縉鉸齔逍藕擰：笸斯灘環(huán)㈠義銑霾教藕擰ｅ義希村義

本文編號：2558867