集裝箱資助搬運車

1、第1章 緒論1.1 集裝箱自主搬運車目前的形式集裝箱運輸業(yè)一直是全球貨運業(yè)的重要代表，并不斷向大型化、智能化和綠色化方向發(fā)展。自動化是碼頭作業(yè)裝備轉(zhuǎn)型升級的核心。隨著船舶的大型化，船舶載箱量增多，在集裝箱吞吐量全球首位的中國，傳統(tǒng)碼頭的發(fā)展已經(jīng)遇到瓶頸。如今，國內(nèi)首個全自動化碼頭系統(tǒng)廈門遠海碼頭的建成不僅填補了我國自動化碼頭的空白，同時也樹立了全球全自動化碼頭裝卸系統(tǒng)的升級換代標準。集裝箱自主搬運小車現(xiàn)在的主要以AGV的形式。沒有車頭車尾，沒有駕駛室；輪胎近1人高，車身架在上面，像是個移動平臺；使用鋰電池能源，運行起來無聲無息，沒有發(fā)動機的轟鳴。在廈門遠海自動化碼頭建設(shè)現(xiàn)場，你可以看到共計18

2、臺這樣的AGV自動導引小車穿梭忙碌。1.2 自動化集裝箱碼頭的發(fā)展現(xiàn)狀自 1993 年世界第一個自動化集裝箱碼頭投入商業(yè)運營以來，自動化集裝箱碼頭歷經(jīng)三代發(fā)展，其典型代表分別是荷蘭鹿特丹港的ECT(Europe Combined Terminals)碼頭（1993年投入運營）、德國漢堡港的CTA(Container Terminal Altenwerder)碼頭（2002 年投入運營）（圖1-1為德國高華自主搬運小車）和荷蘭鹿特丹港的Euromax碼頭（2010年投入運營）。從世界自動化集裝箱碼頭的分布和自動化程度來看，自動化集裝箱碼頭歷經(jīng)如下發(fā)展趨勢：（1）早期自動化集裝箱碼頭集中分布在人力

3、成本較高的發(fā)達地區(qū)，當前則出現(xiàn)在世界范圍內(nèi)推廣建設(shè)的趨勢；（2）經(jīng)歷半自動化碼頭快速發(fā)展的過渡期后，全自動化碼頭已成為自動化集裝箱碼頭發(fā)展新趨勢，其技術(shù)先進性的優(yōu)勢不斷顯現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計，目前世界自動化集裝箱碼頭分布情況如下：歐洲地區(qū) 10 個，亞洲地區(qū) 15 個，北美地區(qū) 4 個，澳洲地區(qū) 3 個。港口物流正朝著大規(guī)模、大流量、高速度方向發(fā)展。為了提高集裝箱作業(yè)效率，實現(xiàn)多裝，自主搬運車的發(fā)展趨勢之一是擴大相關(guān)設(shè)備的噸位和能力。運用科學調(diào)控進行系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計，優(yōu)化調(diào)度管理和工藝流程，提高搬運系統(tǒng)的自動化水平和運行效率，以及提高物流系統(tǒng)的管理水平實現(xiàn)一體化的協(xié)同聯(lián)動。并且隨著科技的發(fā)展，港口智能化是

4、集裝箱搬運車發(fā)展的最終結(jié)果。圖 1-1 德國高華自主搬運小車1.3 搭建自主搬運車模型的重要性目前自動化集裝箱碼頭已成為世界主要港口和碼頭運營商的關(guān)注焦點。隨著集裝箱船的大型化，集裝箱碼頭面臨吞吐量急劇增加的巨大壓力。加之勞動力成本增加和勞動力資源匱乏，以及環(huán)保理念深入人心，高效節(jié)能的自動化碼頭已成為碼頭發(fā)展的趨勢。其中在碼頭中承擔搬運工作的自主搬運車的功用極為重要|！我國港口若要參與國際競爭，就必須順應(yīng)這一發(fā)展趨勢，加快自動化集裝箱碼頭建設(shè)進程，洞悉其發(fā)展的潛在規(guī)律，有助于推動我國建設(shè)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的自動化集裝箱碼頭。所以，搭建自主搬運車模型有助于我們對集裝箱搬運自動化的研究，對加快碼頭的

5、自動化進程極為重要。第2章 整體方案的確定2.1集裝箱自主搬運車設(shè)計的參數(shù)集裝箱自主搬運小車是個實體模型，為以后真正能在港口集裝箱搬運工作中大展身手對集裝箱搬運小車提出一個概念化設(shè)計，并用此模型進行初步科研試驗。預期功能參數(shù)為： 小車質(zhì)量 小車總體尺寸 小車底盤尺寸 最高行駛速度 鑒于模型實際提供情況和設(shè)計要求，將此集裝箱自主搬運小車參數(shù)設(shè)計如下：表 2-1小車底盤參數(shù)尺寸425 ´300 ´120mm最大負載8kg馬達無負載電流350mA額定電壓DC 6V（最大 7.5V）輸出軸速度295rpm + / - 5%堵轉(zhuǎn)扭矩4kgcm底盤重量3.5kg驅(qū)動輪數(shù)6堵轉(zhuǎn)電流5.5

6、A2.2集裝箱自主搬運小車模型搭建的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計要求：自主搬運車技術(shù)已經(jīng)取得了相當?shù)倪M展，但在實際中遇到了各種有待解決的問題。實現(xiàn)自主搬運的同時又要對周邊的工作環(huán)境有清晰的了解。若只采用攝像頭來獲取信息，則容易受到惡劣環(huán)境的影響，常導致攝像頭被粉塵覆蓋或者燈光明暗對反應(yīng)周邊信息不確卻。自主搬運實現(xiàn)的距離，及通訊的穩(wěn)定可靠也是一個問題。因而針對可能出現(xiàn)的問題，設(shè)計應(yīng)滿足以下要求：1. 小車運行路徑的確定。小車車頭安裝高清攝像頭，能清楚的捕捉路面黑線信息，行駛在正確的路線以及對路面行駛的控制。2. 通訊方面的可靠穩(wěn)定性。為提高這部分性能軟件部分以程序的編寫為主，硬件部分有控制板卡，無線通訊設(shè)備的選

7、型等。應(yīng)在車上安裝有無線信號接收裝置，對路況進行實時監(jiān)測和路線預判管理。信號接收器要時刻處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，避免因為地形、溫度等環(huán)境因素導致工作失效等問題。3. 精度問題。當龍門吊控制集裝箱下落至搬運車時，龍門吊與自主搬運車之間應(yīng)有互相配合的信號，保證下落的精度，確保集裝箱的下落位置和安裝位置的固定。為了滿足以上的設(shè)計要求，從以下的方面入手，初步確定整體方案。1.設(shè)計人員對機器和環(huán)境狀態(tài)的了解問題。這方面主要是集裝箱自主搬運車配以攝像頭來實現(xiàn)。攝像頭可以傳送環(huán)境信息，集裝箱自主搬運車可以通過接收到的環(huán)境信息來模擬控制小車的工作狀況，從而來校驗三維模型對比集裝箱自主搬運車的效果，模擬仿真系統(tǒng)主要由

8、集裝箱搬運車模型組成。模型又包括信號接收發(fā)送系統(tǒng)和底盤系統(tǒng)及動力系統(tǒng)。2.通訊方面的可靠穩(wěn)定性。為提高這部分性能軟件部分以程序的編寫為主，硬件部分有驅(qū)動電路板，電路板，無線路由器的選型等。集裝箱自主搬運小車操縱系統(tǒng)軟件設(shè)計:以LabVIEW為基礎(chǔ)，編寫相對應(yīng)的程序，構(gòu)建定位操縱系統(tǒng)，系統(tǒng)將包含接收信號，發(fā)送定位等內(nèi)容。3.精度方面。未來港口運輸交通的發(fā)展趨勢是自動化，電機驅(qū)動相對于液壓驅(qū)動方式更易實現(xiàn)自動化控制，而且電機驅(qū)動效率高，節(jié)省空間。本次設(shè)計選定直流電機驅(qū)動系統(tǒng)來作為系統(tǒng)的動力源。直流電機木身效率低，體積和質(zhì)量大，換向器和電刷限制了它轉(zhuǎn)速的提高，一般其最高轉(zhuǎn)速為6000-8000r/m

9、in。但出于其缺點目前除了小型車外，電動車很少采用直流電機驅(qū)動系統(tǒng)。這方面內(nèi)容的工作任務(wù)主要是針對的是直流電機的選型。因此本次設(shè)計主要從集裝箱小車的動力系統(tǒng)又包括直流電機的選型和底盤的設(shè)計，控制通訊硬件的選取，及軟件的程序編寫為主。模型的搭建首先，搭建合適的挖掘機模型。主要包括，底盤總成和動力系統(tǒng)總成。集裝箱自主搬運小車總體圖2-1集裝箱自主搬運車總體布置1、攝像頭 2、電動機 3、輪胎 4、NI single-board RIO 5、驅(qū)動電路板 6、WIFI 模塊 輪胎：采用越野型橡膠大花紋式的輪胎，胎面較寬，摩擦力大，能提供較大的地面附著力。輪圈輪輻：采用工程塑料制作，質(zhì)量較輕，強度大，用

10、于承受地面通過輪胎反作用給機器人底盤的各向力與扭矩。輪轂：采用工程塑料制作，質(zhì)量輕、強度高，用于傳遞電動機發(fā)出的轉(zhuǎn)矩。電動機：采用直流式電動機，結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)速高，自帶34:1傳動比的減速齒輪，可以輸出大約4kg的扭力。彈簧懸架：采用人字型彈簧，在最大承載范圍內(nèi)能較好地承受負載，并平衡左右輪的位置，增加機器人行駛的穩(wěn)定性。限位鏈條：用于限定車輪沿縱向旋轉(zhuǎn)的活動范圍，避免因車輪過旋轉(zhuǎn)而導致彈簧過載。無線遙控通訊系統(tǒng)選定在實現(xiàn)自主搬運的過程中，無線通訊是保證同步的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它的可靠性直接關(guān)系到整個系統(tǒng)工作可靠性和控制性能。由于環(huán)境惡劣，所以無線通訊網(wǎng)絡(luò)必須具備非常強的抗干擾性和穩(wěn)定性。目前，比較主流

11、的提高抗干擾能力的是在通信方式中加入糾錯編譯碼技術(shù)。而現(xiàn)在常用的遙操作挖掘小車的無線通信方式有無線Modem、數(shù)傳模塊、網(wǎng)橋等。輪式行走裝置及各部件功用輪胎：采用越野型橡膠大花紋式的輪胎，胎面較寬，摩擦力大，能提供較大的地面 附著力。輪圈輪輻：采用工程塑料制作，質(zhì)量較輕，強度大，用于承受地面通過輪胎反作用給小車底盤的各向力與扭矩。 輪轂：采用工程塑料制作，質(zhì)量輕、強度高，用于傳遞電動機發(fā)出的轉(zhuǎn)矩。 電動機：采用直流式電動機，結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)速高，自帶 34：1 傳動比的減速齒輪，可以輸出大約 4kg 的扭力。 彈簧懸架：采用人字型彈簧，在最大承載范圍內(nèi)能較好地承受負載，并平衡左右輪的位置，增加小車

12、行駛的穩(wěn)定性。 限位鏈條：用于限定車輪沿縱向旋轉(zhuǎn)的活動范圍，避免因車輪過旋轉(zhuǎn)而導致彈簧過載。第3章 結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 輪式底盤電機的最大驅(qū)動力 （3-1）式中： ； ； 。 其中： ， ， 得 3.2 初步計算小車最高速度根據(jù)小車底盤電動機參數(shù)可得參考最高行駛速度 （3-2）式中： ； 。 即集裝箱自主搬運車所能達到的最高速度滿足預期行駛速度 1.5 m/s 的要求。3.3 集裝箱自主搬運車行駛阻力1.滾動阻力實驗用混凝土路面，路面滾動阻力系數(shù)為 根據(jù)公式： （3-3）式中： 由于小車行駛速度和胎壓均很低，故不考慮速度和胎壓對滾動阻力系數(shù)的影響，也不考慮轉(zhuǎn)變行駛時由輪胎側(cè)偏引起的 f 的變化5。

13、2. 空氣阻力根據(jù)公式 (3-4)式中： ； ； 。取 ； ；。以參考行駛速度為標準可得3. 加速阻力根據(jù)公式 (3-5)計算時，通過進而通過公式算出遠大于電動機所能提供的轉(zhuǎn)動速度，故實際小車所能達到的最高速度等于參考車速，即 3.4 小車的路面附著力小車的路面最大附著力計算公式式中： 道路附著系數(shù)表如表 3-1，取，則在平坦路面上，地面對輪胎的最大附著力故滿足集裝箱自主搬運小車的動力性要求；表 3-1摩擦系數(shù)表3.6 小車底盤額定功率以最高車速計算小車底盤額定功率，此時坡道阻力與加速阻力為零，根據(jù)公式 （3-6）其中： 計算過程：3.7 小車續(xù)航時間 續(xù)航時間公式： （3-7）式中 為通電電

14、流（mA）。1、 計算只有底盤連續(xù)工作時的續(xù)航時間：每個驅(qū)動馬達的工作電流為： ；因此集裝箱自主搬運小車上的兩個電池套裝只提供六個馬達同時工作的續(xù)航時間t:3.8底盤的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計無人地面車輛一般，通過使車輪的兩側(cè)的速度不同，產(chǎn)生速度差，實現(xiàn)車輛在地面上的轉(zhuǎn)向，這即通常所說的差速轉(zhuǎn)向。圖 3-1 六輪底盤小車運動時，其坐標系有兩種選取方法，其一，在小車本體上選取，其二，可取小車運動時的某一時刻，固定在地面上與坐標方向相同的坐標系。為了便于計算，在小車轉(zhuǎn)彎時，輪胎，一邊正轉(zhuǎn)，另一邊反轉(zhuǎn)，此時，可將小車本體簡化為一個質(zhì)點，并用該質(zhì)點的坐標表示小車的運動狀態(tài)。如圖3-2所示，設(shè)小車本體的速度瞬心為O

15、，兩驅(qū)動輪之間的距離為d，小車運動的角速度為，橫滑角分別為、，由運動學理論可知： （3-8）式中：、分別為驅(qū)動輪1、驅(qū)動輪2 和小車本體的平均速度。由于小車的行駛速度較低，可忽略側(cè)滑角的影響，則略去側(cè)滑角可得兩輪差速驅(qū)動輪式小車的運動學方程式。 （3-9）又由 （3-10） 可得小車行駛半徑R 為： （3-11）其中，正值表示順時針旋轉(zhuǎn)，負值表示逆時針旋轉(zhuǎn)。圖 3-2 兩輪差速行駛運動學模型當，且都為負值時，移動小車作直線前進運動。當，且都為負值時，移動小車作直線后退運動。當，且為負值、為正值時，小車作原地逆時針旋轉(zhuǎn)運動當，且為正值、為負值時，小車作原地順時針旋轉(zhuǎn)運動當時，移動小車作半徑的圓弧

16、運動。圖3-3 小車前進 圖3-4 小車后退 圖3-5 小車左轉(zhuǎn) 圖3-6 小車右轉(zhuǎn)第4章 制系統(tǒng)設(shè)計4.1 機器人控制系統(tǒng)的組成對于集裝箱自主搬運車的設(shè)計而言，可以分為機械結(jié)構(gòu)設(shè)計與控制系統(tǒng)設(shè)計，其中控制系統(tǒng)又可以分為硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)兩大部分。其中硬件系統(tǒng)主要是以三塊微處理器為核心所搭建的控制電路部分，而軟件系統(tǒng)是一個基于Labview編寫的上位機控制軟件。通過無線收發(fā)裝置，將遙控器，主控制器與上位機軟件連接起來，這樣就能實現(xiàn)集裝箱自主搬運小車的自搬運和巡航模式。圖4-1以流程圖的方式表達了控制系統(tǒng)的組成。圖4-1小車控制系統(tǒng)組成從流程圖中可以看到，當集裝箱自主搬運車開始工作時，首先是待命

17、狀態(tài)。軟件系統(tǒng)即PC機（上位機）負責任務(wù)分配，車輛調(diào)度，路徑（線）管理，交通管理等功能。先由攝像頭檢測系統(tǒng)檢測周邊環(huán)境情況。當小車檢測出周邊無特殊情況后，CMOS攝像機將拍攝到的道路信息傳給微控制器，經(jīng)過微控制器圖像處理后提取出路徑信息，再經(jīng)過算法計算出控制參數(shù)，微控制器發(fā)出運動控制指令，使得集裝箱自主搬運車前進后退或轉(zhuǎn)向。其搭載的彩色攝像頭實時通過無線通信模塊將周圍圖像發(fā)送到監(jiān)控室，當監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)意外情況時，可以直接通過基于 Labview 編寫的上位機接管小車的運動控制。通過控制上位機可以控制集裝箱自主搬運車的運動。4.2 硬件控制系統(tǒng)1 微處理器的選擇微控制器的選擇工作就非常重要。在本設(shè)

18、計說明書中，采用了NI single-board RIO 控制器。2012年8月美國國家儀器公司（National Instruments， 簡稱 NI）發(fā)布NI Single-Board RIO GPIC，提供標準的RIO架構(gòu)，結(jié)合功能全面的NI LabVIEW系統(tǒng)設(shè)計工具鏈，可用于實現(xiàn)智能的并網(wǎng)型能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，并顯著降低嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)成本和風險。這一產(chǎn)品的發(fā)布正是NI研發(fā)部門的大量投入，為新型能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的設(shè)計、測試和大規(guī)模部署應(yīng)用帶來的革新。此新型系統(tǒng)提供標準的模擬和數(shù)字I/O接口，以及FPGA Fabric中58個數(shù)字信號處理內(nèi)核，用來滿足智能電網(wǎng)電力電子應(yīng)用中的控制算法、I/O、性

19、能和成本要求。我們這次選用NI single-board Rio 主要是為了達到處理更加復雜的數(shù)據(jù)，以及更快的反應(yīng)速度的效果。2 攝像頭模塊的選擇 本課題采用的攝像機型號是 AXIS M1054，其為一款 CMOS 攝像頭器件，是圖像采集集成 芯片，提供高性能的單一小體積封裝，該器件分辨率可以達到 1280X800，傳輸速率可以 達到 30 幀。 AXIS M1054 網(wǎng)絡(luò)攝像機使用逐行掃描技術(shù)，提供分辨率高達 100 萬像素（包括 HDTV 720p）的全幀速率視頻?？梢酝瑫r支持多路 H.264 和動態(tài) JPEG 視頻流，二者分別進行了優(yōu)化以適合不同的質(zhì)量需求和帶寬限制。AXIS M1054

20、 具有集成 PIR 傳感器，即便在黑暗情況下也能檢測到移動對象，它同時還具有白色 LED，可以在發(fā)生事件時為場景照明。它還支持 I/O 端口，可連接外部設(shè)備。4.3 軟件控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)4.3.1 圖像采集M1054攝像頭具有相當?shù)姆直媛?，由于采集效率的原因，在采集路徑圖像時使用隔行掃描的方法。在采集過程中，利用攝像頭內(nèi)置的圖像處理芯片可以將掃描到的點處的灰度值表示為相應(yīng)的電壓值，再使用信號端把該電壓值輸出。所以當攝像頭不間斷地采集路徑信息圖像中的一行時，信號端處輸出的便是相對應(yīng)的電壓信號，這些電壓信號會 有數(shù)值變化，也就是表示了攝像頭采集到此處時路徑信息圖像發(fā)送了灰度值的變化。在采集一行數(shù)

21、據(jù)結(jié)束后，視頻信號輸出口便會給一個低電平，該電平值低于最低視頻信號電壓的電平值，而且可以在一定時間內(nèi)保持不變。換句話說，當攝像頭連續(xù)的采集行信號后，在每行信號后都會跟隨一個電壓值的“低谷”，這個“低谷”即行同步脈沖，它是通知攝像頭換行掃描的信號。在接收到換行信號后，攝像頭就跳隔過一行開始新的信 息采集，循環(huán)反復，一直到一場的圖像信息采集結(jié)束。在這之后緊接著是場消隱區(qū)，其中包含許多復合消隱脈沖信號，在這些復合消隱脈沖信號里有場同步脈沖，它的寬度遠寬于其他脈沖信號，這是攝像頭換場采集的信號。場同步脈沖意味著將要采集下一場信號，但是，場消隱區(qū)剛好處于兩場信號之間，要在場消隱區(qū)消失后，才可以掃描到實際

22、需要的視頻信號。攝像頭掃描圖像速度非?？欤蠹s每秒能夠采集到二十五張圖像，這些圖像可分為奇場或者偶場，通常為先到的是奇場而后到的是偶場，所以一秒鐘可以采集到五十張圖像，并且在處于奇場掃描時僅掃描奇數(shù)行，在處于偶場時僅掃描偶數(shù)行。由于所選用的攝像頭分辨率為320x240，即攝像頭采集的一張圖像中包含320 行信號，每行具有240個的信息點。在一張圖像中的第24 行至第310 行為圖像信號，而第311行至緊接一場的第23 行為場消隱信號。在圖像信號段中，各行信號出現(xiàn)時間一致，大約是63us；另外行同步脈沖的出現(xiàn)時間也大體一致，大約是4.7us。經(jīng)過實驗驗證，所選用的單片機通過鎖相環(huán)程序超頻過72M

23、后，在保證程序穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，也能使一行采集到最多的120個像素點。如果把攝像頭模塊正常布置，有可能會使得采樣時出現(xiàn)左右錯位。在正常情況下采集到信息點是連續(xù)的，對于提取目標路徑信息不會造成很大影響， 然而當把攝像頭旋轉(zhuǎn)90 度后放置，圖像錯位則由左右錯位變成是上下錯位，由于提取目標是離散的，需要占用許多資源進行處理。因為攝像頭一般是傾斜安裝，所以采集到的圖像為梯形（圖4-2 所示），針對這一特點故使用隔行不均勻方法進行掃描。圖 4-2 攝像頭采集圖像形狀示例4.3.2 黑線識別與坐標提取所謂黑線識別，就是利用M1054拍攝道路信息并通過圖像處理將有用的標志信息提取出來。這其實是一個圖像分割的過程

24、。在圖像分割中把連續(xù)性和相似性作為最基本的依據(jù)，再這兩個依據(jù)的基礎(chǔ)上一般又可分為邊緣檢測法與區(qū)域檢測法。其中，邊緣檢測的原理是找出圖像亮度變化最大的部分，這也就決定了檢測目標為圖像的一階與二階導數(shù)。圖像處理過程極其容易受到噪聲的影響，故需要在圖像處理前進行相應(yīng)的濾波處理。同時也要考慮到許多現(xiàn)有的圖像濾波算法在降噪的同時，也很有可能降低路徑特征信息。而且還有一個更為嚴重的問題是許多的濾波算法都或多或少會有卷積運算，這種運算的計算量將嚴重占用單片機CPU資源，導致集裝箱自主搬運車控制系統(tǒng)卡頓進而導致奔潰。在區(qū)域檢測法中試驗了閾值分割法。閾值分割法專門針對于待識別目標與背景具有明顯色差的情況。因為該

25、檢測法計算簡單，并且可以把交互的邊界定義為不交疊的區(qū)域。確定閾值是閾值分割法中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。若閾值不能跟隨時間空間的變化而變化則叫 做靜態(tài)閾值；若閾值可以跟隨時間和空間的變化而變化則叫做動態(tài)閾值。基于靜態(tài)閾值 的圖像處理算法較為簡單，缺點是適應(yīng)性差，常?？赡苡捎诃h(huán)境的變化而導致圖像處理 出錯。基于動態(tài)閾值的圖像處理方法的復雜程度取決于如何計算出動態(tài)閾值。針對港口集裝箱自主搬運小車，采用普通的雙峰法就可以應(yīng)用于絕大多數(shù)情況。因為港口集裝箱自主搬運小車運行在港口，其路面顏色較淺，再加上使用黑線作為路徑識別標志，且背景簡約，故待識別目標與背景色區(qū)分明顯，易于識別。在實驗階段由于實驗室環(huán)境并不理想，

26、例如容易受到墻壁遮擋光線，目標與背景顏色差別不一致，導致集裝箱自主搬運小車無法正常提取路徑信息，所以必須經(jīng)過多次試驗確定最佳閾值。在初始時采完一場的圖像時，采用雙峰法將每一行的閾值先計算出來。目標指引線是有寬度的（2.5cm），只要能探測的目標指引線，指引線的寬度信息對搬運小車定位系統(tǒng)并無額外的幫助。為達到尋線目的，實際上只要提取目標指引線的某些特征點，要求這些特征點合在一起能反映出指引線的形狀。稱這些特征點的矩陣坐標為特征位置，只要知道目標指引線的特征位置，我們就可以進一步推知目標指引線的形狀和位置。提取目標指引線的矩陣坐標，就是指取一些能代表 它的特征點，然后求取這些特征點的矩陣坐標。PO

27、RTA口采集到的數(shù)據(jù)60 行120 列，每行取一個特征點共120 個來反映指引線的情況。該過程可由圖4-2說明。對于黑線提取，第一行從整幅圖像的第一行的中間向兩邊查詢，遇到相連的兩個黑點，確定位置，把左右位置分別存到兩個一維數(shù)組里，這就是本行左右黑線的位置。下一行查詢的開始位置是上一行的左右黑線位置的中點，以此類推，查詢完整幅圖像。雖然這種查詢方式比起跟蹤法較為費時，但準確性高，尤其在有簡單黑色背景干擾下也能準確提取到路徑信息。由于將自主搬運小車所要識別的路徑人為設(shè)置為一條黑色的線，所以在采集圖像時已經(jīng)選擇整幅圖像的中間兩列，從近向遠查詢，如果這兩列有黑點出現(xiàn)，則表明是彎道，否則是直道或小S。

28、小S和直道的區(qū)分：直道的邊線位置是一個趨勢，而小S有某些地方有相反的趨勢。根據(jù)這一特征可以準確的區(qū)分小S和直道。用中線掃描法判斷出是彎道后，就要判斷彎道方向。中間兩列從近向遠查詢時，如果有黑點，則可以確定黑點的位置，提取行位置記為Control_hang。然后從此行向近處跳三行，再從中間向兩邊查詢一定的列數(shù)，如果左邊查詢到黑線，則方向為“右”。反則反之。如果左右都沒有黑線，則認為是直道，也就是遇到了直道上的起跑線。圖 4-3 為二值化后的路徑信息圖像。 圖 4-3 程序流程圖圖 4-4 彎道二值化圖像第5章Solidworks建模與動力學仿真分析5.1 Solidworks簡介SolidWor

29、ks為達索系統(tǒng)（Dassault Systemes S.A）下的子公司，專門負責研發(fā)與銷售機械設(shè)計軟件的視窗產(chǎn)品。 20世紀90年代初，國際微型計算機(簡稱微機)市場發(fā)生了根本性的變化，微機性能大幅度提高，而價格一路下滑，徽機卓越的性能足以運行三維CAD軟件。為了開發(fā)基于微機平臺的三維CAD系統(tǒng)，1993年P(guān)TC公司的技術(shù)副總裁與Cv公司的副總裁成立了Solid Works公司，并于1995年成功推出了SolidWorks軟件。在SolidWorks。軟件的促動下，1998年起，國內(nèi)、外也陸續(xù)推出了相關(guān)軟件:原來運行在UNIX操作系統(tǒng)的工作站CAD軟件，也從1999年開始，將其程序移植到Windows操作系統(tǒng)中。Solid Works采用的是智能化的參變量式設(shè)計理念以及Microsoft Windows圖形化用戶界面，具有表現(xiàn)卓越的幾何造型和分析功能，操作靈活，運行速度快，設(shè)計過程簡單、便捷，被業(yè)界稱為三維機械設(shè)計方案的領(lǐng)先者，受到廣大用戶的青睞，在機械制圖和結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域已經(jīng)成為三維CAD設(shè)計的主流軟件。利用Solid Works軟件，設(shè)計師和