【摘要】：低延遲、高精度的圖像分類算法在工業(yè)機器人輔助嵌入式設(shè)備上的應(yīng)用始終是實際工程中關(guān)注的關(guān)鍵技術(shù)問題和科學(xué)研究的熱點問題之一。目前研究較成熟的圖像分類算法主要有基于傳統(tǒng)圖像處理技術(shù)和基于深度學(xué)習(xí)的圖像分類技術(shù),然而在微型嵌入式設(shè)備上移植圖像分類算法在保持較高的圖像分類精度和實時性方面都存在一定的限制。因此,從嵌入式設(shè)備軟硬件設(shè)計和優(yōu)化輕量級卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)模型這一新的角度來研究基于嵌入式設(shè)備的圖像分類技術(shù)具有重要的研究意義。本文以工業(yè)花卉自動化分揀作業(yè)為工程背景,以微型嵌入式設(shè)備為具體的研究對象,根據(jù)本系統(tǒng)要求對花卉圖像快速準(zhǔn)確分類的特點引入優(yōu)化輕量級網(wǎng)絡(luò)模型的思想。從微型嵌入式設(shè)備的實際項目需求、圖像分類網(wǎng)絡(luò)模型的選取、以及模型優(yōu)化幾個方面著手,對基于深度分離卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機器人花卉分揀系統(tǒng)進行深入研究。論文主要研究工作如下:通過查閱大量國內(nèi)外文獻,對目前卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀、花卉圖像分類方法以及視覺算法在機器人自動分揀的應(yīng)用進行了總結(jié)和分析比較,總結(jié)了值得進一步深入研究的問題。并且在目前大量對圖像分類優(yōu)化算法文獻的啟發(fā)下,指出從輕量級卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型入手來研究具備有限計算資源的微型嵌入式設(shè)備的花卉圖像分類算法具有重要的研究意義。針對當(dāng)前市場上微型嵌入式設(shè)備的軟硬件設(shè)計,深入考察對比了每一種方案的優(yōu)缺點,其中作為該設(shè)備開發(fā)最重要的部分為主控CPU芯片的選擇。既滿足較高的計算能力又可處于低功耗運行應(yīng)是本系統(tǒng)最佳選擇,輔以其他外圍組件即可滿足公司的實際項目需求。針對工業(yè)花卉包裝自動化分揀領(lǐng)域的實際應(yīng)用場景中出現(xiàn)花卉圖像分類算法模型參數(shù)過大,分揀精度不高的問題,采用微型嵌入式設(shè)備作為包裝機器人的“眼睛”,基于一種深度分離卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取花卉特征,并詳細分析了網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu);為了提高模型的訓(xùn)練速度,提出了一種微調(diào)的模型訓(xùn)練方法,PC端仿真結(jié)果表明,所采用的花卉圖像分類算法準(zhǔn)確率更高、穩(wěn)定性更好,最后將訓(xùn)練好的模型壓縮優(yōu)化,搭建開發(fā)環(huán)境,將算法模型移植到微型嵌入式設(shè)備并評價其分類效果。
【圖文】：

并在此基礎(chǔ)上加裝了 Flex Picker 視覺系統(tǒng)。歐洲包裝公司Sm根據(jù)實際的需求與 Fanuc 機器人公司合作，研發(fā)了一款 Sigpack Delta 包裝分揀，顯著提高生產(chǎn)效率。如圖 1-2 所示，intergreen 公司首次機用于生產(chǎn)，1 小時可以打包 2400 個花束，相當(dāng)于完成 7-9 人的工作于自動化包裝。

第三章 花卉分揀機器人視覺系統(tǒng)硬件電路設(shè)計根據(jù)第二章花卉分揀視覺系統(tǒng)的總體設(shè)計分析可知，考慮到實際的應(yīng)用發(fā)的可擴展性，在硬件方面最終選擇 AP+Sensor+BT/WIFI+攝像頭+移塊的硬件方案，軟件系統(tǒng)采用剪裁的 Android 系統(tǒng)。本章將詳細介紹所的實施細節(jié)，完成嵌入式設(shè)備硬件電路設(shè)計和軟件操作系統(tǒng)的燒錄。1 花卉分揀機器人視覺系統(tǒng)硬件電路架構(gòu)第二章所設(shè)計的微型嵌入式設(shè)備的硬件電路架構(gòu)主要包括核心 CPU 模管理（PMU）模塊、存儲（Flash）單元、WIFI-BT 模塊、攝像頭模塊塊、音頻處理單元、USB 連接模塊、以及電池（Battery）模塊，通過 IO、CSI 、UART、RGB 等不同類型信號將這些模塊電性互聯(lián)，實現(xiàn)主電路系統(tǒng)的穩(wěn)定控制，以使各模塊工作在正常范圍，滿足最初的項目設(shè)如圖 3-1 所示為微型嵌入式設(shè)備的硬件電路原理圖。
【學(xué)位授予單位】：湖南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP183;TP242;TP391.41

【參考文獻】

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本文編號：2661954