亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于面陣光學(xué)傳感器的自尋跡平臺(tái)研發(fā)

        2017-08-02 09:10:57南京師范大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院張方舟
        電子世界 2017年14期
        關(guān)鍵詞:面陣伺服電機(jī)單片機(jī)

        南京師范大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院 張方舟

        基于面陣光學(xué)傳感器的自尋跡平臺(tái)研發(fā)

        南京師范大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院 張方舟

        無人控制平臺(tái)是在一個(gè)以汽車為模型的自尋跡平臺(tái)和直流電機(jī)基礎(chǔ)上,配以CPU及外圍電路共同構(gòu)成的智能平臺(tái),其優(yōu)點(diǎn)在于能夠根據(jù)路況而改變和自動(dòng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎等功能?;诖?,本文研究了基于CF0350B面陣攝像頭模塊識(shí)別智能小車的設(shè)計(jì)與開發(fā),分別進(jìn)行了攝像頭傳感器信號(hào)采集處理模塊設(shè)計(jì),主板及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì),控制算法的編制及執(zhí)行和調(diào)試、伺服電機(jī)控制設(shè)計(jì)與安裝,通過系統(tǒng)硬件平臺(tái)搭建和軟件設(shè)計(jì),采用CF0350B面陣傳感器作為平臺(tái)的循跡模塊來識(shí)別白色路面,采集信號(hào)并將信號(hào)轉(zhuǎn)換為能被單片機(jī)識(shí)別的數(shù)字信號(hào),完成了基本功能和系統(tǒng)調(diào)試,測試結(jié)果表明系統(tǒng)具有良好的避障成功率和控制精度。

        單片機(jī);面陣攝像頭模塊;硬件平臺(tái);自動(dòng)循跡;自動(dòng)控制技術(shù)

        0 引言

        本文研究的控制對象是前輪轉(zhuǎn)向、后輪由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的自尋跡平臺(tái)。若要取得更精確的控制效果,需要更短的反應(yīng)時(shí)間,來提高平臺(tái)的敏捷性。當(dāng)伺服電機(jī)工作時(shí)平臺(tái)的運(yùn)行軌跡與MCU所計(jì)算的路徑并不完全相同,因此需要對平臺(tái)的機(jī)械控制進(jìn)行優(yōu)化。

        我們選擇了NXP公司的MK60FX512VLQ15單片機(jī)作為平臺(tái)的主控芯片,其采集AD時(shí)的轉(zhuǎn)化能力在高速運(yùn)算情況下有所欠缺,所以我們采用硬件二值化的設(shè)計(jì),將CF0350B輸出的灰度圖像經(jīng)二值化處理得到只有黑白兩色的圖像以方便單片機(jī)進(jìn)行處理。在電機(jī)驅(qū)動(dòng)方面,我們根據(jù)自尋跡平臺(tái)所使用的電機(jī)的特點(diǎn),采用了N溝道MOSFET LR7843和專用柵極驅(qū)動(dòng)芯片IR2104組成的驅(qū)動(dòng)電路,驅(qū)動(dòng)能力極強(qiáng)。并使用多種輔助調(diào)參手段簡化調(diào)參步驟,比如使用OLED屏以及五向開關(guān)進(jìn)行操作。

        隨著利用自動(dòng)化控制研究的進(jìn)步以及單片機(jī)的廣泛運(yùn)用,圖像識(shí)別技術(shù)得到了長足的發(fā)展。本文將介紹關(guān)于基于CF0350B模塊,同時(shí)應(yīng)用OLED和五向開關(guān)等來完善人機(jī)交互界面,來實(shí)現(xiàn)自尋跡平臺(tái)設(shè)計(jì)的方案。

        1 CF0350B CCD傳感器

        1.1 主要應(yīng)用背景

        在本領(lǐng)域內(nèi)使用較多的是一種CMOS圖像傳感器模塊,該模塊支持連續(xù)和隔行兩種掃描方式,有VGA和QVGA兩種圖像格式,最高像素和幀速率均能夠滿足自尋跡平臺(tái)所要求的條件。在自尋跡平臺(tái)的設(shè)計(jì)過程中,我們考慮需要解決的問題可以歸納為以下兩點(diǎn):

        (1)不同光線條件下對平臺(tái)的影響。環(huán)境光線對平臺(tái)所使用的傳感器的輸出信號(hào)有極大的影響。因此同一控制變量(曝光時(shí)間長短、鏡頭光圈大?。╇y以適應(yīng)各種不同的復(fù)雜情況,因此要對它們進(jìn)行適時(shí)調(diào)節(jié);

        (2)對各種干擾信號(hào)進(jìn)行校正。由于光線,雜點(diǎn),遠(yuǎn)處圖像不清晰等因素干擾,圖像效果會(huì)不理想。所以,在軟件上進(jìn)行處理,排除干擾因素,對賽道進(jìn)行有效的識(shí)別。由于攝像頭自身的特性,采集到的圖像會(huì)產(chǎn)生梯形式變形和桶形式變形,使得得到的圖像失真,不利于處理。因此我們還要對采集到的圖像進(jìn)行一系列的校正,使得到的圖像能正確的反應(yīng)賽道情況。

        1.2 實(shí)際應(yīng)用方案

        CF0350B面陣光學(xué)傳感器陣列的分辨率非常符合自尋跡平臺(tái)的要求,是隔行掃描,采集VSYN,其輸出分辨率為640*240。在QVGA格式下工作時(shí),輸出分辨率為320*120。該分辨率下非常適合采集路徑信息,數(shù)據(jù)容量有限,也保持了圖像的完整。

        光電二極管采集到光線時(shí)上,產(chǎn)生光電流,通過積分電路進(jìn)行積分。積分后的輸出電壓與該點(diǎn)的光強(qiáng)和積分時(shí)間成正比。因此為了適應(yīng)不同的使用環(huán)境,光電二極管的積分時(shí)間需要為可變的。

        自尋跡平臺(tái)所使用的傳感器探測距離遠(yuǎn),其所采集到的信息豐富度足夠自尋跡平臺(tái)識(shí)別到前方環(huán)境中所有的元素信息,然后轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào),并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號(hào),送到單片機(jī)中加工處理。處理完成后通過軟件算法對圖像信號(hào)進(jìn)行處理以控制平臺(tái)的左右電機(jī)以及伺服電機(jī)來進(jìn)行轉(zhuǎn)向,指導(dǎo)行車速度和執(zhí)行轉(zhuǎn)彎等動(dòng)作,并對前方道路做出預(yù)測判斷。

        2 硬件模塊——主板及驅(qū)動(dòng)板原理設(shè)計(jì)

        我們主要設(shè)計(jì)電源管理模塊、道路信息采集與方向控制模塊、速度控制與測速模塊。通過實(shí)驗(yàn)的一系列對比,最終選擇出了一系列可供使用的穩(wěn)壓芯片用于自尋跡平臺(tái)進(jìn)行穩(wěn)壓,供電主體選擇7.2V,在其他模塊供電會(huì)采用穩(wěn)壓芯片降低到5.0V或3.3V供相應(yīng)的模塊使用。

        在驅(qū)動(dòng)上選擇了N-MOS管驅(qū)動(dòng),NMOS導(dǎo)通需要GS有一個(gè)正壓,導(dǎo)通時(shí),必須通過自舉電容來獲取GS的正壓,PMOS導(dǎo)通GS需要一個(gè)負(fù)壓,即G端電壓要小于S端電壓,這樣IC實(shí)現(xiàn)起來就很方便了。但是PMOS導(dǎo)通壓降大,效率低,PMOS的同態(tài)電阻比NMOS大,輸入電壓低,而且還有成本問題,價(jià)格低廉且替換種類較多,因而驅(qū)動(dòng)中往往選擇N-MOS管。

        經(jīng)過對比終選擇NMOS驅(qū)動(dòng)電路。所選MOS管最大內(nèi)阻僅為3.3mΩ,其電流量大,加減速性能好,使用貼片型同樣也可以使驅(qū)動(dòng)電路很簡潔。由于流過電機(jī)的電流相對較大,在繪制驅(qū)動(dòng)電路PCB時(shí),通過大電流的線路要盡量短粗,并且盡量避免經(jīng)過過孔,如果要經(jīng)過過孔的話要把過孔做大一些(>1mm)并且在焊盤上做一圈小的過孔,在焊接時(shí)用焊錫填滿,否則可能會(huì)燒斷。

        3 機(jī)械結(jié)構(gòu)

        實(shí)際調(diào)試中自尋跡平臺(tái)時(shí)常出現(xiàn)的問題主要有輪胎抓地力不足,前輪大角遲緩的問題,經(jīng)分析大多與輪胎安裝角度有關(guān),涉及到一個(gè)非常重要的轉(zhuǎn)向輪位置角度定位問題,叫做“前輪定位”。前輪定位的主要目的在于提高車模的轉(zhuǎn)向控制的靈敏性和提高車模的抓地力,主要包括:主銷后傾、主銷內(nèi)傾和前輪前束。根據(jù)輪胎摩擦程度的實(shí)際情況及自尋跡平臺(tái)各個(gè)部分的布局合理設(shè)想了幾種平臺(tái)搭建方式來進(jìn)一步優(yōu)化整車重心,防止在過彎時(shí)平臺(tái)會(huì)發(fā)生抖動(dòng)或者甩尾的情況。在經(jīng)過很多次嘗試后調(diào)整到了一個(gè)保證我們的平臺(tái)性能相對穩(wěn)定的高度。

        圖1

        因?yàn)樽詫ほE平臺(tái)既需要合理的中心分布以及優(yōu)良的轉(zhuǎn)向性能,我們對伺服電機(jī)安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一定調(diào)整:自尋跡平臺(tái)的轉(zhuǎn)向是通過伺服電機(jī)帶動(dòng)左右橫拉桿實(shí)現(xiàn),伺服電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速等參數(shù)都是固定的,要想加快轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的響應(yīng)速度,所能處理的就是左右橫拉桿的長度。根據(jù)杠桿原理,將與伺服電機(jī)連接的加長舵機(jī)臂以獲得更長的力臂,再將轉(zhuǎn)向傳動(dòng)桿連接在加長的輸出盤的末端,在伺服電機(jī)相同的轉(zhuǎn)動(dòng)角度下,可以取得更明顯的轉(zhuǎn)向效果,其響應(yīng)速度獲得了極大的提升。結(jié)合伺服電機(jī)重心,構(gòu)件安裝等問題最終結(jié)合伺服電機(jī)重心,構(gòu)件安裝等問題最終結(jié)合伺服電機(jī)重心,構(gòu)件安裝等問題最終使用了立式安裝。

        4 軟件編程體系

        完善的軟件控制系統(tǒng)是自尋跡平臺(tái)穩(wěn)定運(yùn)行的核心。通過使用數(shù)字式攝像頭采集賽道信息,并對采集的圖像進(jìn)行矯正處理,以獲取準(zhǔn)確的道路信息。通過分析采集到的圖像數(shù)據(jù),對自尋跡平臺(tái)的轉(zhuǎn)向和速度進(jìn)行控制,使用經(jīng)典PID控制算法,并結(jié)合實(shí)際情況不斷完善修改,實(shí)現(xiàn)對攝像頭智能車的精確控制。

        圖2 程序框架示意圖

        對我們的自尋跡平臺(tái)來說程序編寫需要注意的問題主要有兩條:

        其一為速度控制,速度選用閉環(huán)控制方式。通過閉環(huán)反饋使系統(tǒng)的精確度提高,響應(yīng)時(shí)間縮短,控制穩(wěn)定性高。而開環(huán)控制沒有反饋環(huán)節(jié),穩(wěn)定性、精確度不高。為了達(dá)到好的速度控制效果,速度要選用閉環(huán)方式。而使用PID控制算法能夠很好的控制小車的運(yùn)行速度,并且在運(yùn)行過程中也非常穩(wěn)定。

        圖3 閉環(huán)的P I D控制示意圖

        其二則為轉(zhuǎn)向控制,提前判斷道路,需要自尋跡平臺(tái)具有更遠(yuǎn)的視野范圍,而視野范圍越長,計(jì)算中線時(shí)越可能受到賽道周圍或其他信號(hào)的干擾而使自尋跡平臺(tái)運(yùn)行出錯(cuò),所以在控制舵機(jī)時(shí)要通過軟件消除。當(dāng)計(jì)算出新的中線信息時(shí),要與上次計(jì)算值進(jìn)行比較,防止運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)較大錯(cuò)誤。轉(zhuǎn)向控制根據(jù)視野范圍不同參數(shù)不同,需要根據(jù)自尋跡平臺(tái)運(yùn)行表現(xiàn)做相應(yīng)的調(diào)整,遠(yuǎn)端的參數(shù)影響入彎的時(shí)機(jī),但也影響自尋跡平臺(tái)運(yùn)行在直道和彎道時(shí)的穩(wěn)定性,近端的參數(shù)影響過彎的路線,這些參數(shù)需要經(jīng)過反復(fù)調(diào)試才能得到較完美的參數(shù)。

        5 實(shí)用性檢驗(yàn)

        自尋跡平臺(tái)制作結(jié)束后,我們對平臺(tái)的實(shí)用性進(jìn)行了測試,我們先對整個(gè)平臺(tái)的的硬件電路進(jìn)行了檢查,確認(rèn)各模塊功能正常后在測試場地內(nèi)進(jìn)行自尋跡平臺(tái)的避障測試。為了保證測試的效果,我們進(jìn)行了7次避障測試,測試結(jié)果如下表格所示。

        經(jīng)過測試我們的自尋跡平臺(tái)運(yùn)行完成的成功率達(dá)到了100%,避障成功率達(dá)到了71.4%,達(dá)到了我們的預(yù)期目標(biāo),這也表明了我們所設(shè)計(jì)的自尋跡平臺(tái)的實(shí)用性極高。

        表1 小車運(yùn)行情況表

        [1]周文軍.雙輪驅(qū)動(dòng)智能小車循跡算法研究[J].河北軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2014,16(2):58-60.

        [2]許苑豐.一種智能循跡小車設(shè)計(jì)方案[J].電子產(chǎn)品世界,2013(11):47-49.

        [3]趙敏超.智能尋跡運(yùn)貨小自尋跡平臺(tái)型的研究[J].科技向?qū)?2010(27):74-75.

        [4]隋金雪,楊莉,張巖.“飛思卡爾”杯—智能汽車設(shè)計(jì)與實(shí)例教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2014.

        [5]閆琪,王江.智能車設(shè)計(jì)—“飛思卡爾杯”從入門到精通[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2014.

        [6]Hui Zhang.Control Strategy Design for Smart Car Auto-tracing with Visual[J].Journal of Materials Processing Technology,2007(3):12-65.

        [7]Jie SUN,Zhao-hui WU,Gang PAN.Context-aware smart car:from model to prototype[J].Sun et al.J Zhejiang Univ SCI A,2009(7):1049-1059.

        猜你喜歡
        面陣伺服電機(jī)單片機(jī)
        專利名稱:一種適應(yīng)壓鑄環(huán)境的伺服電機(jī)
        基于單片機(jī)的SPWM控制逆變器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        電子制作(2019年13期)2020-01-14 03:15:28
        基于單片機(jī)的層次漸變暖燈的研究
        電子制作(2019年15期)2019-08-27 01:12:10
        基于單片機(jī)的便捷式LCF測量儀
        電子制作(2019年9期)2019-05-30 09:42:02
        生產(chǎn)線中的伺服電機(jī)定位控制
        電子制作(2018年17期)2018-09-28 01:57:00
        一種改進(jìn)面陣紅外相機(jī)畸變校正方法研究
        電子測試(2018年15期)2018-09-26 06:01:20
        基于STC12C5A的雙足機(jī)器人設(shè)計(jì)
        伺服電機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨向分析
        基于積分球數(shù)據(jù)的面陣航測相機(jī)影像輻射校正
        淺說伺服電機(jī)位置控制下的定位問題
        国语对白三级在线观看| 成人网站免费大全日韩国产| 国产精品欧美日韩在线一区| av亚洲在线一区二区| 蜜桃视频第一区免费观看| 国产av一区二区凹凸精品| 国产一区二区视频在线看| 国产精品亚洲精品日韩已方| 国产熟女露脸大叫高潮| 日韩欧美亚洲中字幕在线播放| 手机在线中文字幕av| 美女视频黄是免费| 亚洲国产精品成人无码区| 国产高清在线精品一区αpp| 中国黄色偷拍视频二区| 无码无套少妇毛多18p| 无码少妇一区二区三区芒果| 午夜无码片在线观看影院y| 亚洲女同免费在线观看| 免费观看羞羞视频网站| 亚洲一区爱区精品无码| 日韩精品一区二区三区四区五区六 | 亚洲麻豆视频免费观看| 一区二区三区人妻无码| 亚洲AV一二三四区四色婷婷| 中文字幕久久国产精品| 日本丰满少妇xxxx| 免费a级毛片出奶水| 无码区a∨视频体验区30秒| av影片手机在线观看免费网址| 娜娜麻豆国产电影| 国产三级在线视频播放| 美女草逼视频免费播放| 国产亚洲欧洲aⅴ综合一区| 性色av无码不卡中文字幕| 91情侣在线精品国产免费| 亚洲一区二区刺激的视频| 久久久久无码精品国产app| 国产日韩A∨无码免费播放| 亚洲人妻御姐中文字幕| 五月丁香六月综合缴清无码|