基于CMOS图像传感器视觉系统的智能小车的设计实现

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随着生产技术的发展和自动化程度的提高,传统制造业的生产方式发生了深刻的变化。在自动化领域中,许多复杂性操作和或对人体有害的工作都由机器自动完成,为了实现这一工作,就要求机器有一定的智能性。智能小车,也称轮式机器人,是移动机器人中的一种。智能小车是一个集环境感知、规划决策、自动行驶等功能于一身的光机电一体化系统,它集中运用了计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等高新技术,是智能交通系统的一个重要组成部分。它在军事、民用、太空开发等领域有着广泛的应用前景。视觉定位方法是近年来发展起来的一种先进的定位方法。视觉不仅指对光信号的感受,还包括了对视觉信息的获取、传输、处理、存储与理解的全过程。信号处理理论与计算机出现以后,人们试图用摄像机获取环境图像并转换成数字信号,用计算机实现对视觉信息处理的全过程。视觉处理的研究目标是使计算机能够通过一幅或多幅图像认知周围环境信息。这种能力不仅使机器人可以感知环境中物体的几何信息,形状、位置、姿态、运动等,而且能对它们进行描述、存储、识别与理解。根据统计,人类接受的信息80%以上来自视觉,同样对于移动机器人来说,利用视觉传感器获取环境信息有多方面的优势。由于计算机图像处理能力和技术的飞速发展以及各种高端数字图像处理设备性能价格比的提高,加之与微波、激光、声纳等技术相比,视觉信号具有检测范围宽、目标信息完整、造价低廉并且更符合人的认知习惯等显著优点,计算机视觉系统在移动机器人导航中的应用。实时采集传感器信号,智能分析外部环境、路径信息,自动实现方向控制及速度调节,智能车控制系统的主要特点,其设计内容涵盖机械、汽车、电子、自动控制、计算机、传感技术等多个学科的知识领域,作为一门新兴的综合技术,可广泛的应用于工厂自动料车、固定场地搬运车等技术领域,具有良好的应用前景。它也可应用于复杂、恶劣的工作环境,是物流系统环节搬运设备的代表。本文详细介绍了一套视觉智能车的寻线设计方案。细分各模块详尽介绍具体设计。该智能车系统以MC9S12DG128B作为整个系统信息处理和发出控制命令的核心,基于摄像头采集的黑线信息,提取出黑线中心位置,并求得小车偏离黑线的程度,区分出道路形状,对此图像信息进一步处理以控制舵机的转向,通过速度传感器获得实时速度信息,利用增量式数字PID控制算法实现闭环反馈控制。文章详细介绍了图像采集模块和速度采集模块等信息采集模块和电机驱动模块和舵机驱动模块等动作执行模块的方案选取和电路设计原理,介绍了图像传感器的相关原理安装和一些图像预处理方法及其软件实现。测试表明,该智能车能够很好的跟随黑色引导线,可以实现对应于不同形状的道路予以相应的控制策略,可快速稳定的完成的整个寻线的行程。
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