STM32滚珠控制系统：图像识别与PID控制

"本文介绍了一个基于电路设计与程序设计的机械臂运动规划系统，特别关注于滚球控制。系统采用STM32F407VET6作为主控制器，瑞萨R5F523TADFM作为协处理器，以及摄像头模块进行图像识别，通过PID控制算法来控制RX-28舵机，实现对小球位置的精确控制。" 在电路设计方面，系统采用LM2596 DC-DC模块提供稳压电源，为舵机供电14.4V，而其他部分则使用5V供电。两个RX-28舵机通过菊花链连接，与STM32F407VET6最小系统、MX-485芯片、按键与显示模块以及USART和IIC总线共同构成系统内部通信网络。 在小球运动检测中，系统在启动时会进行坐标系标定，通过手动操作将小球放在特定区域，确定坐标原点和轴向。摄像头以60帧/秒的速率捕获图像，经过预处理（如灰度变换、滤波和边缘检测）后，使用快速霍夫圆检测算法识别小球位置，为PID控制算法提供输入。 PID控制算法用于控制数字舵机，通过曲柄摇杆机构驱动平板，确保小球在板上的稳定和区域间的转移。测试结果显示，系统功能已达到或超越预期要求。 系统方案包括设计视觉控制的机械装置、实时获取小球位置的图像处理技术、MATLAB中的控制模型构建和控制算法设计，以及用户操作界面的开发。主控制器STM32F407VET6与协处理器瑞萨R5F523TADFM协同工作，摄像头模块负责图像识别，而RX-28舵机则根据控制信号调整平板状态。 在方案论证阶段，选择了RX-28数字舵机，因为它具备高精度的位置控制、大的输出力矩和优秀的三环控制系统，优于直线步进电机方案，因为后者响应速度慢，需要复杂的细分控制。 理论分析部分主要涉及小球检测，系统利用摄像头进行颜色识别，通过灰度化、高斯滤波和Canny边缘检测算子来识别和定位红色小球。这种方法提高了检测效率和准确性，确保了系统能够有效地追踪和控制小球的运动。