机器人 障碍检测控制板电子设计

日期:2018-05-11 / 人气: / 来源:www.

机器人 障碍检测系统控制板关系着运动的智能化程度,本案例 中的机器人障碍检测控制方案基于ARM处理器、视觉传感器设计。

系统总体方案设计

根据系统的功能需求,设计了 以嵌入式系统为核心,以ARM处理器为主控制器,以视觉 传感器检测障碍的机器人障碍检测系统方案。机器人 障碍检测系统总体方案框图的整体框如图

机器人 障碍检测系统整体结构由ARM嵌入式系统、视觉模块、电源模块、存储模块、调试模块组成。ARM嵌入式 系统作为系统的核心部分,主要负 责协调系统各模块的运行;清洁运 行中需要时刻感知环境信息,通过视 觉模块进行视频图像采集,将采集 的图像存放在存储模块,经过嵌入式系统处理,实现清洁的障碍检测。电源模 块提供系统各模块的电源需求。调试模 块通过调试工具实现系统的开发调试。RS232接口作为PC机与嵌 入式系统串口通讯接口。

视觉障 碍检测方案设计

由于全 景下的障碍检测算法复杂度高、难度大、硬件设备要求高、开发周期长等因素,本文基 于局部区域的视觉传感器障碍检测。在局部区域内,一般障 碍物与地面有非常明显的交界线,因此本 文通过检测障碍物与地面交界线的这一显著特征进行障碍检测。

视觉障 碍检测整体方案

视觉模 块主要任务是通过单目视觉进行障碍检测,视觉障 碍检测的整体结构示意图如图。

视觉模 块子系统主要包括图像采集模块、障碍检 测模块及障碍定位模块。

1. 图像采集模块。通过视 觉传感器采集环境信息,是清洁 障碍检测的前提工作。

2. 障碍检测模块。实现检测障碍功能,通过图 像处理及理解等方法,检测环 境中是否存在障碍物。

3. 障碍定位模块。实现障 碍物的测距功能,通过摄 像机成像模型方法,完成对 障碍物的测距定位。

障碍检 测及定位模块实现方案

在局部区域内,一般障 碍物与地面具有明显的交界线,因此,可以通 过检测交界线进行障碍检测障碍检测基本流程图如图。

首先对 原始图像进行图像预处理,其次通 过边缘检测方法提取障碍与地面的交界线特征,然后判 断是否存在障碍物,如果存在障碍物,最后通过Hough变换标 示出障碍物区域。

障碍定 位模块实现方案

障碍定 位模块的功能是实现障碍物的位置测量,本文根 据摄像机透视成像模型的方法进行测距,该模型 将图像坐标转换成世界坐标,实现障 碍物的定位功能。

透视模 型是最常用的摄像机投影模型,可以用 小孔成像模型简化如图。

ABCD为摄像 机拍摄到的地面上梯形区域,O点为摄 像机镜头中心点,G点为摄 像机光轴和地面的交点,O点为O点在地 平面上的垂直投影。a、b、C、d、g分别为A、B、C、D、G在图像平面的对应点。

软硬件整体设计

硬件总体设计

根据系统的总体方案,为实现 嵌入式系统的功能,提出了 满足系统需求的硬件总体设计方案,其整体框图如图。

根据系 统功能需求及模块化结构设计的思想,机器人 障碍检测控制系统硬件模块设计是:

1. 嵌入式最小系统模块,包括晶振电路、时钟电路、Flash、SDRAM电路等。

2. USB接口模块,该模块主要是通过USB外接USB摄像头 进行图像采集与图片传输。

3. RS232接口模块,该模块 实现宿主机与目标机的串口通讯,进行嵌入式系统开发。

4. 电源模块,该模块 为系统各芯片及元器件提供所需电源。

软件总体设计

系统采用Linux嵌入式操作系统作为S3C244O软件开发平台,软件设 计主要包括图像采集程序、图像处 理及障碍定位程序设计,主程序的流程如图。

1)图像采集程序设计。基于Video4Linux2API。Linux系统中的视频子系统Video4Linux为视频 应用程序提供了一套统一的API,视频应 用程序通过标准的系统调用即可操作各种不同的视频捕获设备。

2)图像处理程序设计。根据系 统的障碍检测算法,设计出 能够实现障碍检测的软件程序。

3)障碍定位程序设计。根据系 统的障碍定位方案,提取出图像坐标,进而转换成世界坐标系实现障 碍物的定位功能。

PCBA加工产能

制造能力 PCBA服务 设备清单
4条SMT生产线 电路板类型(盲埋孔、阻抗、厚铜、HDI) Fuji CP8 Series SMT贴片机
2条DIP插件生产线 工艺类别(SMT/DIP) 全自动锡膏印刷机
0201元件贴装 ICT测试 10温区回流焊
0.25mm BGA FCT功能测试 AOI光学检测仪
SMT 400万点/日 BIT老化测试 波峰焊(有铅、无铅)
DIP 100万点/日 Box Building成品组装 ICT测试工作台

PCBA工艺能力

项目 批量加工 打样
PCBA加工SMT工艺能力 长*宽 最小尺寸 50*30
最大尺寸 150*350 最大边长低于800mm
厚度 最低厚度 0.8
最高厚度 5
PCBA加工DIP工艺能力 长*宽 最小尺寸 50*30
最大尺寸 500*350 最大边长低于1000mm
厚度 最低厚度 0.8
最高厚度 5
PCBA贴片加工元件规格 规格大小 最小规格 0603(0201) 0402()
最大尺寸 45*45 68*68
元件厚度 25.4
QFP封装 最小脚距 0.4 0.3
BGA封装 最小脚距 0.5 0.3

PCBA交期说明

项目 加工数量
少于100件 100-1000件 多于1000件
交期 少于3天 少于5天 3天开始交货
备注

SMT快件最快8小时交付;

合格率保证在99%以上;

交期计算从客户资料、物料确 认完毕后开始计算

【格亚信电子】是专业从事电子产品设计、电子方案开发、电子产品PCBA加工的深圳电子方案公司,主要设 计电子产品包括工控、汽车、电源、通信、安防、医疗电子产品开发。

公司核 心业务是提供以工控电子、汽车电子、医疗电子、安防电子、消费电子、通讯电子、电源电 子等多领域的电子产品设计、方案开 发及加工生产的一站式PCBA服务,为满足 不同客户需求可提供中小批量PCBA加工。

公司产 品涵盖工业生产设备控制设备电子开发、汽车MCU电子控 制系统方案设计、伺服控制板PCBA加工、数控机床主板PCBA加工,智能家居电子研发、3D打印机控制板PCBA加工等领域。业务流 程包括电子方案开发设计、PCB生产、元器件采购、SMT贴片加工、样机制作调试、PCBA中小批量加工生产、后期质保维护一站式PCBA加工服务。

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作者:控制板


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