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                机器人障碍检测控制板电子设计

                日期:2018-05-11 / 人气: / 来源:www.gyxpcb.com

                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①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ㄨ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ぷ方法,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ㄨ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ξ 电子开发、汽车MCU电子控制系统方案设计、伺服控卐制板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。

                http://www.gyxpcb.com/

                作者:控制板


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