XXXX暑期培訓(xùn)ppt課件

1、1小車循跡及傳感器及其軟硬件設(shè)計(jì)張仁彥信息與電氣工程學(xué)院2021.72021年山東省機(jī)器人大賽暑假培訓(xùn)2什么是小車循跡3循跡小車的系統(tǒng)功能構(gòu)造主控制器(單片機(jī)、ARM和DSP等)電源電路5V、3.3V、6V和12V等舵機(jī)驅(qū)動(dòng)(轉(zhuǎn)角控制)電機(jī)驅(qū)動(dòng)(速度控制)測(cè)速電路(速度反響)A/D轉(zhuǎn)換電路(傳感器信號(hào)采集)軌跡檢測(cè)傳感器直流(或步進(jìn))電機(jī)舵機(jī)通訊模塊(傳送系統(tǒng)信息)電池(5V7.2V12V24V)循跡小車PC機(jī)(上位機(jī))4軌跡表示可見黑色線條不可見不講交流電信號(hào)5循跡檢測(cè)傳感器黑色線條光電法紅外傳感器、激光傳感器圖像處置法攝像頭6主要內(nèi)容光電法循跡圖像法循跡71. 光電法循跡1.1 根本任務(wù)原

2、理1.2 電路設(shè)計(jì)1.2.1 紅外傳感器1.2.2 激光傳感器1.3 傳感器的規(guī)劃1.4 軟件設(shè)計(jì)81.1 任務(wù)原理紅外光或激光，照射到黑色物體反射光能量少淡色物體反射光能量大根據(jù)反射光的強(qiáng)弱檢測(cè)黑線91.2 電路設(shè)計(jì)1.2.1 紅外傳感器1.2.2 激光傳感器101.2.1 紅外傳感器紅外對(duì)管一體紅外發(fā)射管和接納管分別Tcrt5000：藍(lán)色是發(fā)射，黑色是接納，發(fā)射端短的接地，接納端長的接地11運(yùn)用要點(diǎn)反射的紅外光能被對(duì)應(yīng)的紅外接納管接納相鄰管之間互不干擾防止其它光源干擾，如：不能強(qiáng)光照射選用任務(wù)電流：電流與光強(qiáng)間的線性度和運(yùn)用壽命留意測(cè)試有效檢測(cè)間隔12硬件電路設(shè)計(jì)讀高低電平A/D轉(zhuǎn)換 激光

3、傳感器發(fā)射管調(diào)制管接納管對(duì)焦透鏡15發(fā)射管和發(fā)射電路發(fā)射管調(diào)制管下拉電阻調(diào)整方波信號(hào)頻率180KHZ淘寶紅樹偉業(yè)普通接LD，PD腳可以不用 16本卷須知硬件極性不能接反；盡量防止人體接觸和帶靜電物體接觸激光管，防止靜電燒壞；但防止焊接過熱和較長時(shí)間過熱處理方法：釋放人體靜電烙鐵先通電，在焊接的時(shí)候拔掉電源用膠固定軟件激光傳感器相互之間的干擾處理方法：分時(shí)發(fā)光的戰(zhàn)略，運(yùn)用74LS作為分時(shí)控制器 17接納管和接納電路接納管160KHZ-200KHZ，180KHZ左右的頻率下接納才干最強(qiáng)常態(tài)低、常態(tài)高 對(duì)焦透鏡對(duì)焦聚光加強(qiáng)接納才干 18item.taobao/item.htm?id=95523903

4、11&_u=n2i1c7920d6191.3 傳感器的規(guī)劃rfidinfo/tech/n1523_1.html202122清華大學(xué)“搖頭車23極限前瞻24北京科技大學(xué)“搖頭加“點(diǎn)頭車251.3 軟件設(shè)計(jì)1.3.1 軟件流程圖1.3.2 典型控制戰(zhàn)略261.3.1 軟件流程圖開場(chǎng)系統(tǒng)初始化讀取紅外接納管信號(hào)點(diǎn)亮紅外發(fā)射管判別車道類型如直道、小彎和大彎等計(jì)算舵機(jī)轉(zhuǎn)角計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速PWM舵機(jī)轉(zhuǎn)角控制PWM電機(jī)轉(zhuǎn)速控制測(cè)速速度PID271.3.2 典型控制戰(zhàn)略北京科技大學(xué)第三屆飛思卡爾智能車競賽加權(quán)法激光傳感器一字排布圖 28激光傳感器在普通賽道上傳感器位置分布激光傳器在起點(diǎn)處激光傳感器在十字交叉線處2

5、9光電傳感器途徑識(shí)別算法 傳感器重心取值分配圖3031彎道戰(zhàn)略入彎減速、出彎加速入彎急減速、彎內(nèi)提速、出彎加速322. 圖像法循跡2.1 圖像法任務(wù)原理2.2 電路設(shè)計(jì)2.3 軟件設(shè)計(jì)332.1 圖像法任務(wù)原理攝像頭采集圖像圖像處置的方法識(shí)別軌跡342.2 電路設(shè)計(jì)2.2.1 攝像頭任務(wù)原理2.2.2 圖像信號(hào)的根本概念2.2.3 攝像頭分類2.2.4 模擬攝像頭電路設(shè)計(jì)2.2.5 圖像采集352.2.1 攝像頭任務(wù)原理根本概念像素、幀、行、場(chǎng)、電子掃描、同步和消隱PAL制式36根本概念像素平面圖像，根據(jù)人眼對(duì)細(xì)節(jié)分辨力有限的視覺持性，總可以看成是由許許多多的小單元組成。在圖像處置系統(tǒng)中，這些

6、組成畫面的細(xì)小單元稱為像素。像素越小，單位面積上的像素?cái)?shù)目就越多，由其構(gòu)成的圖像就越明晰。電視原理與系統(tǒng).courseware.ecnudec/zsb/zjx/zjx09/zjx090000.htm37圖象幀電視系統(tǒng)中把構(gòu)成一幅圖像的各像素傳送一遍稱為進(jìn)展了一個(gè)幀處置，或稱為傳送了一幀，每幀圖像由許多像素組成，幀是構(gòu)成活動(dòng)圖象最小單元。視覺暫留時(shí)間約50 200ms 電視原理與系統(tǒng).courseware.ecnudec/zsb/zjx/zjx09/zjx090000.htm38掃描將組成一幀圖象的像素，按順序轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的過程稱為掃描。電視系統(tǒng)中，掃描多是由電子槍進(jìn)展的，通常稱其為電子掃描。行

7、掃描從左至右掃描幀(或場(chǎng))掃描自上而下掃描隔行掃描 每幀掃描行數(shù)不變，將每幀圖像分為兩場(chǎng)奇場(chǎng)和偶場(chǎng)傳送。電視原理與系統(tǒng).courseware.ecnudec/zsb/zjx/zjx09/zjx090000.htm39同步同頻：掃描速度一樣；同相：每行、每幅的掃描起始時(shí)辰一樣即同頻又同相才干實(shí)現(xiàn)同步掃描保證圖象既無程度方向扭曲景象，也無垂直方向翻騰景象。同步脈沖每當(dāng)掃描完一行時(shí)參與一個(gè)行同步脈沖每當(dāng)掃描完一場(chǎng)時(shí)參與一個(gè)場(chǎng)同步脈沖。消隱在圖像換行和換場(chǎng)時(shí)，電子槍回掃時(shí)不掃描電視原理與系統(tǒng).courseware.ecnudec/zsb/zjx/zjx09/zjx090000.htm40黑白全電視信號(hào)

8、由 圖像信號(hào)和確保掃描同步的復(fù)合同步信號(hào)以及消除掃描逆程回掃線的復(fù)合消隱信號(hào)等輔助信號(hào)而構(gòu)成的。41PAL制式每秒25幀50場(chǎng)分辨率標(biāo)清：720*576場(chǎng)消隱區(qū)、行消隱區(qū)、場(chǎng)同步、行同步422.2.2 圖像信號(hào)的根本概念亮度人眼對(duì)光的明暗程度的覺得 對(duì)比度最大亮度與最小亮度的比值灰度灰度即亮度級(jí)差或稱亮度層次 432.2.3 攝像頭分類數(shù)字?jǐn)z像頭輸出數(shù)字信號(hào)，如OV6620 模擬攝像頭輸出模擬信號(hào)， PAL制式NTSC 制式CMOSCCD44數(shù)字?jǐn)z像頭OV6620 45CCD與CMOS比較CCD成像質(zhì)量高動(dòng)態(tài)呼應(yīng)比較好，比較重電壓12VCMOS質(zhì)量輕對(duì)電源電壓的要求低，功耗比較低成像質(zhì)量差，分

9、辨率低，噪聲大電壓5VVCC、GND、AV三跟線 46小電視顯示的CCD攝像頭采集圖像4748位置低力臂小位置高力臂大轉(zhuǎn)彎時(shí)產(chǎn)生的離心力山東大學(xué)智能車競賽講稿,202149直線行駛時(shí)，與安裝位置無關(guān)，沒有影響因舵機(jī)在前輪，轉(zhuǎn)向時(shí)安裝在前影響大安裝在后，轉(zhuǎn)向時(shí)影響小圖象中心偏移量大圖象中心偏移量小山東大學(xué)智能車競賽講稿,202150最遠(yuǎn)點(diǎn)最近點(diǎn)軸心線成像可視范圍垂直夾角大，可視范圍大，在線數(shù)一定的條件下，分辨率底垂直夾角最遠(yuǎn)點(diǎn)最近點(diǎn)軸心線成像可視范圍垂直夾角小，可視范圍小，在線數(shù)一定的條件下，分辨率高垂直夾角山東大學(xué)智能車競賽講稿,2021512.2.4 模擬攝像頭電路設(shè)計(jì)電源電路5V、12V視頻分別電路5253542.2.5 圖像采集利用同步信號(hào)向處置器發(fā)出中斷懇求，在中斷中采集圖像。像素同步信號(hào)提示出現(xiàn)一個(gè)新的像素?cái)?shù)據(jù)行同步信號(hào)提示一行開場(chǎng)場(chǎng)同步信號(hào)提示一場(chǎng)開場(chǎng)數(shù)字?jǐn)z像頭像素同步讀一個(gè)像素的灰度，存入數(shù)組行同步數(shù)組換行場(chǎng)同步開場(chǎng)接納一幅新圖像55模擬攝像頭A/D轉(zhuǎn)換獲得像素值像素的灰度，存入數(shù)組行同步開場(chǎng)新一行圖像，A/D轉(zhuǎn)換延續(xù)轉(zhuǎn)換獲得像素值場(chǎng)同步開場(chǎng)接納一幅新圖像56采集圖像結(jié)果57圖像二值化結(jié)果582.3