一種基于面陣ccd傳感器的循跡系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種基于面陣CCD傳感器的循跡系統(tǒng)，涉及無(wú)人搬運(yùn)車(chē)。設(shè)有面陣CCD傳感器、舵機(jī)、直流電機(jī)、陀螺儀、微控制器、編碼器；所述面陣CCD傳感器、陀螺儀和編碼器的輸出信號(hào)端分別與微控制器的輸入端連接，微控制器的轉(zhuǎn)向控制信號(hào)輸出端與舵機(jī)連接，微控制器的速度控制信號(hào)輸出端與直流電機(jī)連接；編碼器通過(guò)齒輪嚙合安裝在左右后輪電機(jī)軸上，編碼器的輸入端與直流電機(jī)連接，編碼器的輸出端與微控制器連接。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于面陣CCD傳感器的循跡系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及無(wú)人搬運(yùn)車(chē)，尤其是涉及一種基于面陣CXD傳感器的循跡系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高和產(chǎn)品規(guī)模的不斷擴(kuò)大，信息化、自動(dòng)化、智能化是今后社會(huì)發(fā)展的方向。智能車(chē)輛作為典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，是在這個(gè)特定環(huán)境里的產(chǎn)物，并將成為物流運(yùn)輸、柔性生產(chǎn)線(xiàn)等系統(tǒng)的關(guān)鍵裝置。智能車(chē)輛應(yīng)該具備在微機(jī)的控制下，能獨(dú)立完成位姿準(zhǔn)確信息的獲取及融合、道路狀態(tài)的預(yù)判、自動(dòng)避障爬坡、智能循跡、路線(xiàn)記憶等任務(wù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器換人、提高生產(chǎn)效率。
[0003]無(wú)人搬運(yùn)車(chē)(Automated Guided Vehicle，簡(jiǎn)稱(chēng)AGV)，是車(chē)輛智能化技術(shù)領(lǐng)域的典型產(chǎn)品，利用電磁或光學(xué)等自動(dòng)導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運(yùn)輸車(chē)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于面陣C⑶傳感器的循跡系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型設(shè)有面陣CXD傳感器、舵機(jī)、直流電機(jī)、陀螺儀、微控制器、編碼器；
[0006]所述面陣CCD傳感器、陀螺儀和編碼器的輸出信號(hào)端分別與微控制器的輸入端連接，微控制器的轉(zhuǎn)向控制信號(hào)輸出端與舵機(jī)連接，微控制器的速度控制信號(hào)輸出端與直流電機(jī)連接;編碼器通過(guò)齒輪嚙合安裝在左右后輪電機(jī)軸上，編碼器的輸入端與直流電機(jī)連接，編碼器的輸出端與微控制器連接。
[0007]所述面陣C⑶傳感器可采用面陣C⑶數(shù)字?jǐn)z像頭作為視覺(jué)傳感器。
[0008]所述陀螺儀可采用L3G4200D陀螺儀。
[0009]所述微控制器可采用MK60N512VMD100微控制器。
[0010]本實(shí)用新型由信息檢測(cè)部分、控制決策部分和動(dòng)力執(zhí)行部分組成，信息檢測(cè)部分對(duì)道路變化信息、車(chē)身姿態(tài)信息、電機(jī)轉(zhuǎn)速信息進(jìn)行檢測(cè)。本實(shí)用新型所采用的面陣CCD傳感器對(duì)采集到的路面信息進(jìn)行了硬件二值化處理，然后得到一個(gè)分辨率為320X240的二值化數(shù)組，利用其場(chǎng)中斷和行中斷信號(hào)，控制DMA傳輸。能夠滿(mǎn)足實(shí)時(shí)圖像處理中高速數(shù)據(jù)傳輸要求，同時(shí)又只占用很少的CPU時(shí)鐘周期。在車(chē)身安裝外置的L3G4200D陀螺儀模塊，該模塊可以正常穩(wěn)定反饋車(chē)輛的三軸角速度，有效檢測(cè)道路坡道信息。同時(shí)通過(guò)齒輪嚙合在左右后輪電機(jī)軸上安裝編碼器，采集車(chē)輪每轉(zhuǎn)一周所返回的脈沖數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輪轉(zhuǎn)速的檢測(cè)。[0011 ]控制決策部分以MK60N512VMD100微控制器為核心控制單元，通過(guò)分析信息檢測(cè)部分得到的環(huán)境及車(chē)身信息，由主控單片機(jī)做出決策，并通過(guò)PWM信號(hào)控制直流電機(jī)和舵機(jī)進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)車(chē)體的轉(zhuǎn)向控制和速度控制。
[0012]動(dòng)力執(zhí)行部分分為電源穩(wěn)壓電路和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。本實(shí)用新型總的電源供應(yīng)來(lái)自
7.2V大容量鎳鎘電池，但是單片機(jī)最小系統(tǒng)3.3V的電源，伺服電機(jī)工作電壓范圍在4.5V到
5.5V之間，面陣CCD傳感器需要的是5V穩(wěn)壓，故需要從電源7.2V接入的變壓5V及3.3V的降壓電路。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路使用了 IR2184半橋激勵(lì)器以及3205M0S管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)搭配，構(gòu)筑兩個(gè)全橋以滿(mǎn)足正反轉(zhuǎn)電流巨大的逆差。
[0013]本實(shí)用新型利用周?chē)h(huán)境的光學(xué)特征，配合傳感器和執(zhí)行器的協(xié)調(diào)工作，可作為現(xiàn)代AGV的循跡技術(shù)，處理靈活，穩(wěn)定可靠。
[0014]本實(shí)用新型在白色基板黑色邊線(xiàn)的賽道環(huán)境中，以一個(gè)面陣CCD數(shù)字?jǐn)z像頭作為視覺(jué)傳感器，向四輪小車(chē)身上的舵機(jī)和電機(jī)發(fā)送控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)具體包括位姿準(zhǔn)確信息的獲取及融合、道路狀態(tài)的預(yù)判、自動(dòng)避障爬坡、智能循跡、路線(xiàn)記憶等技術(shù)。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0016]1.機(jī)械結(jié)構(gòu)上，車(chē)模底盤(pán)高度設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，具有穩(wěn)定較低的重心，同時(shí)在底盤(pán)貼上錫箔紙，不易產(chǎn)生靜電干擾電路信號(hào);舵機(jī)軸線(xiàn)與轉(zhuǎn)向連桿的高度確定，是在通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法得到現(xiàn)在使用的最優(yōu)值，解決了高度太高力矩太小，有舵機(jī)轉(zhuǎn)向力度不夠的現(xiàn)象，太低又會(huì)出現(xiàn)舵機(jī)所需轉(zhuǎn)角范圍大，轉(zhuǎn)向反應(yīng)不夠靈敏的問(wèn)題;面陣CCD傳感器的高度也會(huì)影響其抖動(dòng)，架的越高則越容易抖動(dòng)。為了圖像的穩(wěn)定可靠，最終把攝像頭架在了與地面的距離為35cm左右的位置;在安裝編碼器的時(shí)候要保證有合適的齒輪咬合。咬合完美的原則是:兩個(gè)傳動(dòng)齒輪軸保持平行，齒輪間的配合間隙要合適，過(guò)松容易打壞齒輪，過(guò)緊又會(huì)增加傳動(dòng)阻力;傳動(dòng)部分要輕松、順暢，容易轉(zhuǎn)動(dòng)。判斷齒輪傳動(dòng)是否調(diào)整好的一個(gè)依據(jù)是，聽(tīng)一下電機(jī)帶動(dòng)后輪空轉(zhuǎn)時(shí)的聲音。聲音刺耳響亮，說(shuō)明齒輪間的配合間隙過(guò)大，傳動(dòng)中有撞齒現(xiàn)象；聲音悶而且有遲滯，則說(shuō)明齒輪間的配合間隙過(guò)小，咬合過(guò)緊，或者兩齒輪軸不平行，電機(jī)負(fù)載加大。調(diào)整好的齒輪傳動(dòng)噪音小，并且不會(huì)有碰撞類(lèi)的雜音。根據(jù)編碼器的機(jī)械參數(shù)，使編碼器與電機(jī)合適地咬合在一起。
[0017]2.電路設(shè)計(jì)上，使用了IR2184半橋激勵(lì)器以及3205M0S管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)搭配，構(gòu)筑兩個(gè)全橋以滿(mǎn)足正反轉(zhuǎn)電流巨大的逆差，同時(shí)通過(guò)多組PCB布線(xiàn)試驗(yàn)，得到了信號(hào)穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)電路板。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的組成框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例設(shè)有面陣CCD傳感器1、舵機(jī)2、直流電機(jī)3、陀螺儀4、微控制器5、編碼器6;所述面陣CCD傳感器1、陀螺儀4和編碼器6的輸出信號(hào)端分別與微控制器5的輸入端連接，微控制器5的轉(zhuǎn)向控制信號(hào)輸出端與舵機(jī)2連接，微控制器5的速度控制信號(hào)輸出端與直流電機(jī)3連接;編碼器6通過(guò)齒輪嚙合安裝在左右后輪電機(jī)軸上，編碼器6的輸入端與直流電機(jī)3連接，編碼器6的輸出端與微控制器5連接。
[0020]所述面陣C⑶傳感器可采用面陣C⑶數(shù)字?jǐn)z像頭作為視覺(jué)傳感器。
[0021 ] 所述陀螺儀4可采用L3G4200D陀螺儀。
[0022]所述微控制器5可采用MK60N512VMD100微控制器。
[0023]本實(shí)用新型用于在白色基板黑色邊線(xiàn)的賽道環(huán)境中，以一個(gè)面陣CCD數(shù)字?jǐn)z像頭作為視覺(jué)傳感器，檢測(cè)道路圖像信息，得到賽道兩側(cè)邊沿點(diǎn)位置、通過(guò)校正計(jì)算的賽道中心位置、中心點(diǎn)規(guī)劃積、賽道變化幅度、賽道類(lèi)型信息，向四輪小車(chē)身上的S3010舵機(jī)和直流電機(jī)發(fā)送控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)轉(zhuǎn)向和速度的控制。在車(chē)身安裝外置的L3G4200D陀螺儀模塊，該模塊可以正常穩(wěn)定反饋車(chē)輛的三軸角速度，有效檢測(cè)道路坡道信息，反饋給K60微控制器做出運(yùn)動(dòng)控制決策。同時(shí)通過(guò)齒輪嚙合在左右后輪電機(jī)軸上安裝編碼器，采集車(chē)輪每轉(zhuǎn)一周所返回的脈沖數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輪轉(zhuǎn)速的檢測(cè)和閉環(huán)控制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于面陣CCD傳感器的循跡系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有面陣CCD傳感器、舵機(jī)、直流電機(jī)、陀螺儀、微控制器、編碼器； 所述面陣CCD傳感器、陀螺儀和編碼器的輸出信號(hào)端分別與微控制器的輸入端連接，微控制器的轉(zhuǎn)向控制信號(hào)輸出端與舵機(jī)連接，微控制器的速度控制信號(hào)輸出端與直流電機(jī)連接;編碼器通過(guò)齒輪嚙合安裝在左右后輪電機(jī)軸上，編碼器的輸入端與直流電機(jī)連接，編碼器的輸出端與微控制器連接。2.如權(quán)利要求1所述一種基于面陣CCD傳感器的循跡系統(tǒng)，其特征在于所述面陣CCD傳感器采用面陣CCD數(shù)字?jǐn)z像頭作為視覺(jué)傳感器。3.如權(quán)利要求1所述一種基于面陣CCD傳感器的循跡系統(tǒng)，其特征在于所述陀螺儀采用L3G4200D陀螺儀。4.如權(quán)利要求1所述一種基于面陣CCD傳感器的循跡系統(tǒng)，其特征在于所述微控制器采用MK60N512VMD100微控制器。
【文檔編號(hào)】G05D1/02GK205665589SQ201620536408
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月3日
【發(fā)明人】胡天林, 方曉猛, 甘澤宇, 吳奕鍇, 張蔚, 陳藝帆, 周學(xué)
【申請(qǐng)人】廈門(mén)大學(xué)