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(轉(zhuǎn)角控制)電機(jī)驅(qū)動(速度控制)測速電路(速度反響)A/D轉(zhuǎn)換電路(傳感器信號采集)軌跡檢測傳感器直流(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5循跡檢測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)弱檢測黑線91.2 電路設(shè)計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)用壽命留意測試有效檢測間隔12硬件電路設(shè)計讀高低電平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間過熱處理方法：釋放人體靜電烙鐵先通電，在焊接的時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：分時發(fā)光的戰(zhàn)略，運(yùn)用74LS作為分時控制器 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 對焦透鏡對焦聚光加強(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 軟件流程圖開場系統(tǒng)初始化讀取紅外接納管信號點(diǎn)亮紅外發(fā)射管判別車道類型如直道、小彎和大彎等計算舵機(jī)轉(zhuǎn)角計算電機(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2.3 軟件設(shè)計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別軌跡342.2 電路設(shè)計2.2.1 攝像頭任務(wù)原理2.2.2 圖像信號的根本概念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、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，單位面積上的像素數(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)成活動圖象最小單元。視覺暫留時間約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)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奇場和偶場傳送。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)掃描完一行時參與一個行同步脈沖每當(dāng)掃描完一場時參與一個場同步脈沖。消隱在圖像換行和換場時，電子槍回掃時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

8、由 圖像信號和確保掃描同步的復(fù)合同步信號以及消除掃描逆程回掃線的復(fù)合消隱信號等輔助信號而構(gòu)成的。41PAL制式每秒25幀50場分辨率標(biāo)清：720*576場消隱區(qū)、行消隱區(qū)、場同步、行同步422.2.2 圖像信號的根本概念亮度人眼對光的明暗程度的覺得 對比度最大亮度與最小亮度的比值灰度灰度即亮度級差或稱亮度層次 432.2.3 攝像頭分類數(shù)字?jǐn)z像頭輸出數(shù)字信號，如OV6620 模擬攝像頭輸出模擬信號， 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)量高動態(tài)呼應(yīng)比較好，比較重電壓12VCMOS質(zhì)量輕對電源電壓的要求低，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，與安裝位置無關(guān)，沒有影響因舵機(jī)在前輪，轉(zhuǎn)向時安裝在前影響大安裝在后，轉(zhuǎn)向時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。像素同步信號提示出現(xiàn)一個新的像素數(shù)據(jù)行同步信號提示一行開場場同步信號提示一場開場數(shù)字?jǐn)z像頭像素同步讀一個像素的灰度，存入數(shù)組行同步數(shù)組換行場同步開場接納一幅新圖像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)組行同步開場新一行圖像，A/D轉(zhuǎn)換延續(xù)轉(zhuǎn)換獲得像素值場同步開場接納一幅新圖像56采集圖像結(jié)果57圖像二值化結(jié)果582.3