Research of ball positioning in ball and beam control system based on machine vision

李嘉楠，朱成海，王富东，侍晓丽

LI Jia-nan, ZHU Cheng-hai, WANG Fu-dong, SHI Xiao-li

（苏州大学 机电工程学院自动化系，苏州 215021）



基于机器视觉技术的球杆系统小球定位的研究

Research of ball positioning in ball and beam control system based on machine vision

李嘉楠，朱成海，王富东，侍晓丽

LI Jia-nan, ZHU Cheng-hai, WANG Fu-dong, SHI Xiao-li

（苏州大学 机电工程学院自动化系，苏州 215021）

摘 要：球杆控制系统的实现难点在于对轨道中的小球的位置进行精确定位，传统的传感器检测定位方法定位精度低且可靠性不高。为高可靠性的实现对球杆系统中小球的精确定位，提出全新的基于机器视觉的图像识别技术进行定位。在搭建相关试验平台的基础上，通过感兴趣区域的提取、滤波、颜色识别、Hough圆检测等图像学算法，最终在MATLAB中成功的实现了对球杆装置轨道中小球的定位。实验结果表明，这种定位方法具有快速性和准确性。

关键词：球杆控制系统；图像识别；位置定位；MATLAB；Hough变换

0 引言

球杆系统，是一个典型的控制实验研究设备[1]，其主要用于以下两大途径，教学实验和控制理论的验证。作为教学实验用途，不仅能满足现代控制工程以及自动控制原理等课程的实验要求，而且也可以作为模式识别、电机学等课程的实验研究设备，是教师学生进行科学研究的理想平台；作为对控制理论的检验设备，它可以完成对新提出的控制理论的可行性进行验证。综上显然，对球杆系统的研究具有重要意义。

目前主流球杆系统中关于小球位置的检测方法主要有两种，直线位移传感器检测法和光电传感器法。光电传感器对周围环境适应性差，精度不高，测量时存在一定的抖动性。……