[发明专利]一种基于多核处理器的视觉伺服控制系统

说明书

技术领域

本发明属于自动控制相关技术领域，更具体地，涉及一种基于多核处理器的视觉伺服控制系统。

背景技术

视觉伺服控制是基于视觉信息的反馈控制，与传统控制技术相比，具有更高的精度、灵活性和鲁棒性，但是由于视觉伺服技术涉及到图像处理、机器视觉、控制理论、运动学、动力学等众多技术领域，目前在视觉伺服的研究中仍然有很多问题没有得到很好地解决，其中，图像处理方法和实际计算处理速度是视觉伺服的难点；在图像处理完成后，图像特征与运动控制之间的模型建立是视觉伺服的另一个难点；目前的很多控制系统都不能保证系统在工作时是大范围稳定的，所以有必要对控制方法进行进一步的研究。图像处理和运动控制方面存在的问题对系统整体的性能会产生很大影响，视觉伺服系统存在的问题可以概括为以下几种：

(1)系统的实时性问题，对于视觉伺服控制系统，实时性问题是一个难以解决的重要问题，由于视觉伺服周期一般是运动控制伺服周期的几十倍甚至上百倍，两者周期的不同步是造成系统实时性差的主要原因，且系统的延时也会对实时性产生影响，系统的延时主要存在两个方面：系统运动控制及图像处理。系统运动控制方面主要是控制算法的延时、信号采样的延时等，图像处理方面主要是数据的处理速度延时等，而图像处理速度是影响视觉伺服系统实时性的主要因素之一。此外，图像采集的延迟、运控控制指令生成的延迟等同样影响系统的实时性。

(2)系统的精确性问题。视觉伺服控制系统将视觉信息纳入运动伺服回路构成闭环，因此系统的精确性取决于运动控制算法的精确性以及图像处理算法的精确性。

(3)系统的稳定性问题。稳定性是全局视觉伺服系统的闭环动态稳定性，即视觉与运动控制的协调问题，影响因素主要有两个方面：运动控制算法和图像处理算法。良好的优化算法会让视觉伺服系统的任务实现得更加准确，收敛性更快，对目标的状态鲁棒性更好。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于多核处理器的视觉伺服控制系统，其基于现有视觉伺服控制系统的工作特点，研究和设计了一种基于多核处理器的视觉伺服控制系统。本发明提供的基于多核处理器的视觉伺服控制系统采用多核处理器的第一多核处理器内核及第二多核处理器内核来分别对视觉反馈系统及运行执行系统进行数据处理，且所述第一多核处理器内核与所述第二多核处理器内核之间采用超传输技术进行通讯，使得机器视觉与运动控制运行在同一个时序内，有效减小了视觉伺服周期与运动伺服周期之间的差距，从而有效提高了系统的实时性，满足了运动定位的实时性、精确性及稳定性要求。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于多核处理器的视觉伺服控制系统，其包括运动执行系统及连接于所述运动执行系统的视觉反馈系统，其特征在于：

所述视觉伺服控制系统还包括多核处理器，所述多核处理器分别连接所述运动执行系统及所述视觉反馈系统；所述多核处理器包括连接于所述视觉反馈系统的第一多核处理器内核及连接于所述运动执行系统的第二多核处理器内核，所述第一多核处理器内核通过共享内存模块连接于所述第二多核处理器内核；

所述视觉反馈系统用于获取所述运动执行系统中的目标的图像，并将获取的图像信息传输到所述第一多核处理器内核；所述第一多核处理器内核用于将接收到的图像信息进行预处理、特征识别及位置信息反馈，并将处理结果传输到所述共享内存模块，所述共享内存模块用于实现所述第一多核处理器内核与所述第二多核处理器内核之间的通讯交互；所述第二多核处理器内核用于对接收到的信息进行处理，并相应地发出控制信号到所述运动执行系统，所述运动执行机构用于根据所述控制信号进行实时补偿，以实现定位。

进一步地，所述运动执行系统包括驱动机构及连接于所述驱动机构的运动平台，所述驱动机构用于接收所述控制信号，并根据所述控制信号来驱动所述运动平台进行直线运动或者旋转运动。

进一步地，所述视觉反馈系统包括数字摄像机、图像采集模块及图像处理模块，所述图像采集模块连接所述数字摄像机及所述图像处理模块。

进一步地，所述图像处理模块连接于所述第一多核处理器内核，其用于对接收到的图像信息进行去除噪声、增强、复原、分割及提取特征后传输给所述第一多核处理器内核。

进一步地，所述第一多核处理器的图像特征位置反馈时间达2～3ms。