[發明專利]一種潛水成像系統高速無縫圖像拼接中伺服控制方法

在審

• 申請號: 202010548973.4
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111882484A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 崔雪兵;耿亞光;周臘梅
• 申請（專利權）人: 河北漢光重工有限責任公司
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;H02P29/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李微微

1.一種潛水成像系統高速無縫圖像拼接中伺服控制方法，上位機發送拼接指令給拼接模塊，拼接模塊接收到拼接命令的時刻，作為拼接開始的起始時刻，拼接模塊此時采集的碼盤傳送的伺服系統的位置信息，作為拼接動作開始的起始位置和拼接判斷到位信號，拼接模塊向伺服控制器發送拼接命令，伺服系統開始執行拼接動作，圖像拼接時伺服轉臺啟動進行勻速圓周運動，伺服控制器采集光纖陀螺給出的當前伺服運行速度信息并對速度環進行控制，經拼接控制算法后形成電機控制量，由此驅動電機進行圖像拼接；圖像拼接模塊根據目前的方位視場大小，判斷伺服旋轉的角度略小于方位視場角時，然后對圖像重疊部分進行比對，最后將重疊部分進行對齊完成拼接，從而形成一幅完整的圖像，其特征在于，在對伺服系統中電機的控制方法為：

在圖像拼接過程中，由于伺服方位旋轉過程中，伺服系統會出現速度不均勻現象，如果拼接速度快，會造成在相同的拼接角度下，相機曝光時間小于相機最小曝光時間要求，完成拼接的圖像有明顯的階梯狀的拼接痕跡，和亮暗條紋；其中階梯狀拼接如圖1所示，亮暗條紋如圖2所示。

伺服控制器捕捉送出的PWM波形，判斷PWM波形符號，如果為負，則將其變為正值，控制電機反轉；

根據PWM波形的取值對電機自身參數優化控制，具體為：PWM取值范圍在100～200之內時，PWM輸出為零，否則偏置設置為10～50輸出；

根據PWM波形的取值對電機最大速度進行優化控制，具體為：PWM大于臨界值6000時，PWM輸出為6000；不大于臨界值6000時，PWM波形直接輸出；

完成電機控制信號PWM優化后，將優化后電機控制信號PWM波形輸出給電機，由此實現圖像拼接。

2.如權利要求1所述的一種潛水成像系統高速無縫圖像拼接中伺服控制方法，其特征在于，在圖像拼接開始時，將角度傳感器信號直接傳送給圖像拼接模塊，保證信號采集的同步。

3.如權利要求1所述的一種潛水成像系統高速無縫圖像拼接中伺服控制方法，其特征在于，所述碼盤的性能參數為：

電源電壓：DC5V±10％；

功率：≤1.25W；

工作溫度：-40℃～80℃；

精度：±2.69角秒；

輸出方式：BISS；

2.69角秒＝0.013mrad。

4.如權利要求1所述的一種潛水成像系統高速無縫圖像拼接中伺服控制方法，其特征在于，方位測速元件選擇光纖陀螺。

5.如權利要求4所述的一種潛水成像系統高速無縫圖像拼接中伺服控制方法，其特征在于，所述光纖陀螺指標如下：

a)測量范圍：-200(°)/s～+200(°)/s；

b)全溫零偏穩定性(1σ)：≤10(°)/h；

c)全溫零偏重復性(1σ)：≤10(°)/h；

d)標度因數非線性度(1σ)：不大于400ppm；

e)標度因數不對稱性(1σ)：不大于400ppm；

f)標度因數重復性(1σ)：不大于400ppm；

g)隨機游走系數：不大于0.1(°)/h1/2；

h)帶寬：大于300Hz；

i)啟動時間：5s；

j)輸出方式：RS422串口；

k)輸出頻率：0.25ms，4kHz。

6.如權利要求1所述的一種潛水成像系統高速無縫圖像拼接中伺服控制方法，其特征在于，俯仰測速元件選擇雙軸MEMS陀螺。

7.如權利要求6所述的一種潛水成像系統高速無縫圖像拼接中伺服控制方法，其特征在于，所述MEMS陀螺指標如下：

a)測量范圍：-300(°)/s～+300(°)/s；

b)零偏穩定性(1σ)：≤10(°)/h；

c)零偏重復性(1σ)：≤10(°)/h；

d)帶寬：大于150Hz；

e)分辨率：0.01°/s；

f)啟動時間：1s；

g)穩定時間：6s；

h)輸出方式：RS422串口；

i)輸出頻率：0.25ms，4kHz。