[發明專利]多場景通用的邊緣視覺運動控制系統及方法

在審

• 申請號: 202010010057.5
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111142445A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 谷朝臣;楊舒盛;吳開杰
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;H04N7/18
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供了一種多場景通用的邊緣視覺運動控制系統及方法，包括：智能傳感模塊：采集視野內的光像并進行光電信號轉換，得到信號和圖像，同時進行圖像預處理；視覺計算模塊：根據自定義的視覺算法處理信號和圖像，得到視覺控制指令和運動控制指令；運動控制模塊：根據運動控制指令，完成自定義多軸插補計算、運動控制指令分發以及其他控制執行指令下發；存儲模塊：對信號、圖像、視覺算法和控制算法進行存儲，以及外部存儲介質信息的讀寫；用戶交互模塊：進行圖像顯示和傳輸。本發明實現數據流水線處理，更高的時間同步精度和預測控制；提高了視覺運動控制系統的可靠性及穩定性，通過無線下載擴展了視覺運動控制系統的算法柔性和邊緣端應用場景。

技術領域

本發明涉及視覺感知與智能控制技術領域，具體地，涉及一種多場景通用的邊緣視覺運動控制系統及方法。

背景技術

視覺運動控制技術，是將視覺處理與運動控制結合，以視覺處理結果為運動控制系統給定信號，將視覺傳感器納入運動執行系統閉環決策回路的控制技術。

目前的視覺運動控制，主要采用視覺相機-上位機的方式實現視覺采集和處理，通過上位機-運動控制卡實現運動控制，各模塊以特定的協議通過通信線纜相連，其缺點在于圖像數據傳輸、上位機圖像處理以及上位機與運動控制卡的通信會產生大量的時間延遲，且時間延遲具有不確定性，無法滿足高速視覺反饋過程中的動態響應需求，難以保證系統精準可靠運行；各模塊通過通信線纜相連，易出現連接故障；以工控機為代表的上位機成本較高，難以滿足邊緣計算泛在應用需求；系統的功能柔性較差，難以適應不同場景的多樣化需求變更。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種多場景通用的邊緣視覺運動控制系統及方法。

根據本發明提供的多場景通用的邊緣視覺運動控制系統，包括：

智能傳感模塊：采集視野內的光像并進行光電信號轉換，得到信號和圖像；

視覺計算模塊：根據自定義的視覺算法處理信號和圖像，得到視覺控制指令和運動控制指令；

運動控制模塊：根據運動控制指令，完成自定義多軸插補計算、運動控制指令分發以及其他控制執行指令下發；

存儲模塊：對信號、圖像、視覺算法和控制算法進行存儲，以及外部存儲介質信息的讀寫；

用戶交互模塊：進行圖像顯示和傳輸。

優選地，所述智能傳感模塊包括：

圖像傳感芯片：采集視野內的光像并進行光電信號轉換，通過高速并行總線將信號發送給圖像采集驅動及預處理模塊；

圖像采集驅動及預處理模塊：接收來自圖像傳感芯片的信號，對信號的進行編碼與緩存，對圖像進行預處理。

優選地，所述視覺計算模塊包括：

第一無線下載模塊：以遠程無線的方式對自定義的視覺算法進行固化，并進行更新；

視覺算法模塊：對預處理后圖像進行計算，得到當前位置坐標信息，并轉換為視覺控制指令和運動控制指令；

視覺控制通信模塊：根據視覺控制指令對外輸出，進行視覺控制。

優選地，所述運動控制模塊包括：

第二無線下載模塊：以遠程無線的方式對自定義多軸插補算法進行固化，并進行更新；

運動算法模塊：根據運動控制指令進行多軸每一控制周期內插補算法控制量的計算，得到計算結果；

高速實時總線模塊：將計算結果發送給總線型驅動器帶動執行機構運動；

多軸脈沖分發模塊：將計算結果發送給脈沖型驅動器帶動執行機構運動。