一種電動(dòng)山地果園運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)停泊系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電動(dòng)山地果園運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)停泊系統(tǒng)及其控制方法，系統(tǒng)硬件包括輪速檢測模塊、轉(zhuǎn)向角度檢測模塊、超聲波探測模塊、攝像頭循跡輔助模塊、電推桿及電機(jī)控制模塊、以及微控制單元(MCU)，所述微控制單元(MCU)通過對(duì)節(jié)氣門開度的檢測數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)向角度的檢測數(shù)據(jù)以及輪速檢測模塊的檢測數(shù)據(jù)的綜合分析，對(duì)車輛的行駛狀況進(jìn)行判斷，然后發(fā)出命令，通過繼電器的動(dòng)作，切斷電磁閥，繼電器對(duì)電推桿控制，電推桿控制制動(dòng)油泵，制動(dòng)油泵實(shí)現(xiàn)制動(dòng)減速。本發(fā)明為適用于果園純電動(dòng)運(yùn)輸機(jī)的自動(dòng)停泊車，先將運(yùn)輸機(jī)大致停于啟動(dòng)區(qū)，隨后運(yùn)輸機(jī)將自動(dòng)循跡并識(shí)別判斷后調(diào)整車身偏差，在整個(gè)過程實(shí)時(shí)修正車速及路線以達(dá)到準(zhǔn)確停車的目的。
【專利說明】
一種電動(dòng)山地果園運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)停泊系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種自動(dòng)控制系統(tǒng)，具體是一種電動(dòng)山地果園運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)停泊系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)柑橘果園建造的地形，一般有2種:一種是以緩坡或平坦地區(qū)為主要種植區(qū)域，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高，生產(chǎn)規(guī)?；?另一種是以坡地為主要種植區(qū)域，需要采用專用的丘陵山地果園運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行作業(yè)。而我國的柑橘種植區(qū)在地形上屬于后者，傳統(tǒng)柑橘的種植缺乏規(guī)劃且立地條件差，柑橘生長在難以形成較為完善交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，甚至是呈陡坡梯田狀的山地上，這導(dǎo)致傳統(tǒng)的機(jī)械很難進(jìn)入山地果園開展作業(yè)，果實(shí)和農(nóng)資的運(yùn)送主要依靠人工肩擔(dān)和背簍背負(fù)運(yùn)送搬運(yùn)，造成運(yùn)輸成本高、效率低等困難。
[0003]為了提高山地果園的運(yùn)輸效率與經(jīng)濟(jì)效益，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和成本，隨著國內(nèi)外對(duì)山地果園運(yùn)輸機(jī)的研究和設(shè)計(jì)，農(nóng)用運(yùn)輸機(jī)械確實(shí)能有效地解決果農(nóng)運(yùn)輸問題。在山地果園輪式運(yùn)輸機(jī)的發(fā)展領(lǐng)域，山地果園的輕簡化輪式運(yùn)輸機(jī)，其專利號(hào)為ZL 2012 I0459945.0;山地果園運(yùn)輸機(jī)主動(dòng)控制系統(tǒng)，其專利號(hào)為ZL 2015 I 0250733.5;所述的運(yùn)輸機(jī)具有車身輕簡化、升降自卸一體化以及運(yùn)行過程中能進(jìn)行動(dòng)力控制等優(yōu)點(diǎn)。另一方面，農(nóng)產(chǎn)品的裝卸自動(dòng)化是未來運(yùn)輸機(jī)的發(fā)展趨勢之一，運(yùn)輸機(jī)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的停泊在很大程度上可以提高裝卸效率。但在現(xiàn)有技術(shù)中，山地果園運(yùn)輸機(jī)在整個(gè)過程中不能較好實(shí)時(shí)修正車速及路線，且停車精度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種電動(dòng)山地果園運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)停泊系統(tǒng)及其控制方法，實(shí)現(xiàn)自主精準(zhǔn)停泊功能的運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)，以利于自動(dòng)化卸載的開發(fā)與運(yùn)用。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明提供了一種電動(dòng)山地果園運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)停泊系統(tǒng)，包括輪速檢測模塊、轉(zhuǎn)向角度檢測模塊、超聲波探測模塊、攝像頭循跡輔助模塊、電推桿及電機(jī)控制模塊、以及微控制單元(MCU)，所述輪速檢測模塊、轉(zhuǎn)向角度檢測模塊、超聲波探測模塊、攝像頭循跡輔助模塊、電推桿及電機(jī)控制模塊均與微控制單元(M⑶)連接;所述輪速檢測模塊用于檢測山地果園運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸過程中的輪速，所述轉(zhuǎn)向角度檢測模塊用于檢測并計(jì)算轉(zhuǎn)向角度的大小，所述攝像頭循跡輔助模塊在人為啟動(dòng)后進(jìn)行循跡行走，所述超聲波探測模塊會(huì)不斷探測下方車位是否允許停車;所述電推桿及電機(jī)控制模塊采用繼電器控制電推桿從而控制轉(zhuǎn)向部分齒輪嚙合分離，同時(shí)，電機(jī)正反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速調(diào)整也通過繼電器實(shí)現(xiàn);所述微控制單元(MCU)通過對(duì)節(jié)氣門開度的檢測數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)向角度的檢測數(shù)據(jù)以及輪速檢測模塊的檢測數(shù)據(jù)的綜合分析，對(duì)車輛的技術(shù)狀況進(jìn)行判斷，然后發(fā)出命令，通過繼電器的動(dòng)作，切斷電磁閥，繼電器對(duì)電推桿控制，電推桿控制制動(dòng)油栗，制動(dòng)油栗實(shí)現(xiàn)制動(dòng)減速。
[0007]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述微控制單元(MCU)包括STM32處理器、16通道的A/D轉(zhuǎn)換器、4個(gè)16位定時(shí)器以及2個(gè)16位的6通道高級(jí)控制定時(shí)器，每個(gè)16位定時(shí)器有4個(gè)IC/0C/PWM或者脈沖計(jì)數(shù)器，每個(gè)16位的6通道高級(jí)控制定時(shí)器最多有6個(gè)通道可用于PffM輸出和2通道12位D/A轉(zhuǎn)換器;所述微控制單元(MCU)片上集成32-512KB的Flash存儲(chǔ)器、6-64KB的SRAM存儲(chǔ)器，并具有串行調(diào)試和JTAG接口。
[0008]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述攝像頭循跡輔助模塊采用像素為664X 492數(shù)字型CMOS攝像頭0V7725循跡，采集參數(shù)后反饋到所述微控制單元(MCU)處理，微控制單元(MCU)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、所述輪速檢測模塊、轉(zhuǎn)向角度檢測模塊，在行車過程中對(duì)行進(jìn)路線進(jìn)行修正，并進(jìn)行轉(zhuǎn)向控制。
[0009]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，輪速檢測模塊包括第一輪速檢測模塊和第二輪速檢測模塊;所述第一輪速檢測模塊和第二輪速檢測模塊均包括檢測輪速的霍爾傳感器和磁鋼，所述霍爾傳感器安裝在車輪的輪轂外側(cè)，所述的磁鋼安裝在輪轂的頂部;霍爾傳感器把驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)化成感應(yīng)電壓信號(hào)，傳送到微控制單元(MCU)。
[0010]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，在每個(gè)車輪上等90度角安裝4組磁鋼。
[0011]根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)山地果園運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)停泊系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向角度檢測模塊包括轉(zhuǎn)向把柄和方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，所述方向盤轉(zhuǎn)角傳感器安裝于轉(zhuǎn)向把柄上，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器為微控制單元(MCU)提供車輛轉(zhuǎn)向角度信號(hào)。
[0012 ]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述電推桿及電機(jī)控制模塊采用繼電器控制電推桿從而控制轉(zhuǎn)向部分齒輪嚙合分離，同時(shí)，電機(jī)正反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速調(diào)整也是通過繼電器實(shí)現(xiàn);電推桿采用12V直流電壓、行程50mm、額定載荷6kN及運(yùn)動(dòng)速度5mm/s ;電推桿電源來源于運(yùn)輸機(jī)的直流12V蓄電池，并利用穩(wěn)壓電路來保證電推桿工作穩(wěn)定性；電推桿推力由直流電機(jī)提供，通過改變電機(jī)工作電流方向從而改變推桿的伸展與收縮，而一個(gè)電機(jī)的工作電流方向由一組繼電器控制I/O接口的D46與D48控制左邊電推桿的電流方向，D50與D52控制右邊電推桿的電流方向；一組繼電器模塊包含兩個(gè)5腳繼電器，兩個(gè)繼電器均為常閉接地，常開接入直流+12V，繼電器受高電平觸發(fā)，電推桿的兩條電源線分別接入兩個(gè)繼電器的通用口 COM;通過兩個(gè)繼電器開閉的交換，改變電推桿電流方向。
[0013]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述電磁閥包括第一電磁閥和第二電磁閥，所述第一電磁閥和第二電磁閥均為二位二通閥，當(dāng)山地果園運(yùn)輸機(jī)正常工作時(shí)，兩個(gè)電磁閥均處于左位，此時(shí)由制動(dòng)手柄控制的制動(dòng)油栗與制動(dòng)鉗的油路連通。
[0014]本發(fā)明還提供了一種電動(dòng)山地果園運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)停泊系統(tǒng)的控制方法，包括下述步驟:
[0015](I)將運(yùn)輸機(jī)開進(jìn)人為停車區(qū)域后開啟自動(dòng)停泊，所述微控制單元(MCU)所控制的攝像頭循跡輔助模塊開始循跡行走，通過CMOS攝像頭0V7725采集路上軌跡參數(shù)，傳送到微控制單元(MCU)，判斷出運(yùn)輸機(jī)正位與軌跡的偏差角度，所述微控制單元(M⑶)發(fā)出指令，對(duì)轉(zhuǎn)向角度檢測模塊進(jìn)行控制，進(jìn)而對(duì)運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行擺正；
[0016](2)將攝像頭初始化為YUY制式的灰度值模式，0-255代表不同的灰度值，在運(yùn)行過程中，由于不同位置的光照條件及路面信息有差別，采用最優(yōu)閾值法對(duì)灰度值圖像進(jìn)行處理，結(jié)合320 X 240高清液晶顯示屏調(diào)試選擇，最終確定灰度值43為分割點(diǎn)將采集的圖像處理為0/1數(shù)據(jù)矩陣；
[0017](3)所述轉(zhuǎn)向角度檢測模塊接收命令后，電推桿推動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，攜帶圓柱齒輪與轉(zhuǎn)向桿齒輪嚙合，旋轉(zhuǎn)相應(yīng)所需角度；
[0018](4)運(yùn)輸機(jī)行進(jìn)過程中，所述微控制單元(M⑶)所控制的超聲波探測模塊對(duì)下方車位進(jìn)行是否具有泊車條件判斷，超聲波探測模塊檢測相應(yīng)車位是否具有物體，并將判斷信號(hào)發(fā)給所述微控制單元(MCU)，若具有停車條件，則所述微控制單元(MCU)對(duì)所述轉(zhuǎn)向角度檢測模塊下達(dá)轉(zhuǎn)向命令；
[0019](5)轉(zhuǎn)向完成后，到達(dá)停車線，0V7725攝像頭對(duì)停車線軌跡進(jìn)行判斷，對(duì)所述微控制單元(MCU)進(jìn)行信號(hào)反饋，接收到停車信號(hào)后，所述MUC控制系統(tǒng)對(duì)所述制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出命令，電推桿推動(dòng)油栗進(jìn)行制動(dòng)，停在停車線上。
[0020]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟SI中:攝像頭循跡輔助模塊采集識(shí)別的二值化路徑圖像進(jìn)行橫向掃描，獲得二維矩陣經(jīng)主控核心計(jì)算路徑偏差，采用中線提取算法，計(jì)算得出路徑偏移量后對(duì)運(yùn)輸機(jī)的行進(jìn)路線進(jìn)行修正，在本控制系統(tǒng)中預(yù)先標(biāo)定導(dǎo)引線位置與控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角信號(hào)的二維映射表，運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)停泊過程中，系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集導(dǎo)引線的位置信息，通過查表給出當(dāng)前控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角信號(hào)，調(diào)整步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向角度實(shí)現(xiàn)方向控制。
[0021]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0022]1.本發(fā)明以高性能微處理器STM32系列芯片為核心MCU，芯片與擴(kuò)展的外設(shè)相結(jié)合，MCU智能檢測車輪的輪速，綜合轉(zhuǎn)向角度模塊返回的信息進(jìn)行處理，經(jīng)處理器處理數(shù)據(jù)后，與系統(tǒng)中的控制程序進(jìn)行對(duì)比，從而實(shí)現(xiàn)自主停泊系統(tǒng)的控制。
[0023 ] 2.本發(fā)明的電推桿推力由直流電機(jī)提供，改變電流方向改變推桿的伸展與收縮，從而控制轉(zhuǎn)向部分齒輪嚙合分離。
[0024]3.本發(fā)明采用循跡輔助算法，使用0V7725攝像頭，通過程序?qū)z像頭初始化為YUY制式的灰度值模式，在運(yùn)行過程中，采用最優(yōu)閾值法對(duì)灰度值圖像進(jìn)行處理，結(jié)合320 X 240高清液晶顯示屏調(diào)試選擇，計(jì)算得出路徑偏移量后對(duì)運(yùn)輸機(jī)的行進(jìn)路線進(jìn)行修正，調(diào)整步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向角度實(shí)現(xiàn)方向控制。
[0025]4.本發(fā)明的整個(gè)電動(dòng)山地果園運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)停泊系統(tǒng)具有成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0027]圖2是本發(fā)明的自主停泊路線規(guī)劃方案；
[0028]圖3是本發(fā)明的自主停泊步驟流程圖；
[0029]圖4是本發(fā)明的輪速檢測電路圖；
[0030]圖5是本發(fā)明的角度檢測電路圖；
[0031]圖6是本發(fā)明的電推桿控制電路圖；
[0032]圖7(a)、圖7(b)是本發(fā)明的攝像頭采集灰度值圖像及二值化圖像；
[0033]圖8是本發(fā)明的中線提取法示意圖；
[0034]圖9是本發(fā)明的系統(tǒng)控制流程框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0036]如圖1所示，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要測量參數(shù)分為兩類，分別為輪速和轉(zhuǎn)向角度，需要系統(tǒng)控制的參數(shù)為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和步進(jìn)電機(jī)角度。本實(shí)施例的電動(dòng)山地果園運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)停泊系統(tǒng)，包括輪速檢測模塊、轉(zhuǎn)向角度檢測模塊、超聲波探測模塊、攝像頭循跡輔助模塊、電推桿及電機(jī)控制模塊、以及微控制單元(MCU)，所述輪速檢測模塊、轉(zhuǎn)向角度檢測模塊、超聲波探測模塊、攝像頭循跡輔助模塊、電推桿及電機(jī)控制模塊均與微控制單元(MCU)連接;所述輪速檢測模塊用于檢測山地果園運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸過程中的輪速，所述轉(zhuǎn)向角度檢測模塊用于檢測并計(jì)算轉(zhuǎn)向角度的大小，所述攝像頭循跡輔助模塊在人為啟動(dòng)后進(jìn)行循跡行走，所述超聲波探測模塊會(huì)不斷探測下方車位是否允許停車;所述微控制單元(MCU)通過對(duì)節(jié)氣門開度的檢測數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)向角度的檢測數(shù)據(jù)以及輪速檢測模塊的檢測數(shù)據(jù)的綜合分析，對(duì)車輛的技術(shù)狀況進(jìn)行判斷，然后發(fā)出命令，通過繼電器的動(dòng)作，切斷電磁閥，繼電器對(duì)電推桿控制，電推桿控制制動(dòng)油栗，制動(dòng)油栗實(shí)現(xiàn)制動(dòng)減速。
[0037]如圖2、圖3所示，本實(shí)施例的自主停泊系統(tǒng)旨在通過簡單的一鍵按鈕即可完成泊車過程。首先應(yīng)將運(yùn)輸機(jī)大致停于啟動(dòng)區(qū)，隨后運(yùn)輸機(jī)將自動(dòng)循跡并識(shí)別判斷后調(diào)整車身偏差，在整個(gè)過程實(shí)時(shí)修正車速及路線以達(dá)到最高的停車精度。停車結(jié)束，由機(jī)械臂等自動(dòng)卸載裝置將果品直接輸送至生產(chǎn)線上進(jìn)行下一步篩選及加工等。簡而言之，其主要執(zhí)行步驟分為:啟動(dòng)區(qū)—按下啟動(dòng)按鈕—電推桿推動(dòng)步進(jìn)電機(jī)與轉(zhuǎn)向齒輪嚙合—前進(jìn)—調(diào)整車身(調(diào)整距離)—識(shí)別車位—轉(zhuǎn)向—倒車—調(diào)整—停車。
[0038]如圖4所示，四個(gè)車輪輪速的檢測采用霍爾傳感器，在每個(gè)車輪上等90度角安裝4組磁鋼，當(dāng)磁鋼產(chǎn)生的磁墻觸發(fā)霍爾傳感器產(chǎn)生電壓，再經(jīng)過由LM393電壓比較器組成的放大電路，將電壓信號(hào)送至STM32，信號(hào)檢測引腳為I/O接口的D22、D24、D26、D28?；魻杺鞲衅饔蓡纹瑱C(jī)供入5V電壓，常態(tài)情況下，霍爾傳感器信號(hào)端輸出高電平信號(hào)，發(fā)生磁感應(yīng)后輸出低電平信號(hào)供單片機(jī)檢測。
[0039 ]如圖5所示，本電動(dòng)山地果園運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)停泊系統(tǒng)需要檢測轉(zhuǎn)向把柄的轉(zhuǎn)向角度。5V的電位器滑動(dòng)產(chǎn)生的變化電壓信號(hào)送至控制核心，計(jì)算出角度的大小，信號(hào)檢測引腳為AD接口的A0、A1，A0接收檢測轉(zhuǎn)向角度的電位器的電壓信號(hào)。電源器電源來源于運(yùn)輸機(jī)的直流12V蓄電池，為了保證電位器輸出的電壓信號(hào)穩(wěn)定性，需要通過降壓穩(wěn)壓電路穩(wěn)定電位器的5V輸入電壓。電位器量程為150°，最大阻值為50kQ，電壓信號(hào)初始值最大值為1024。轉(zhuǎn)向角度范圍為一 30?30°。
[0040]如圖6所示，本發(fā)明的自動(dòng)停泊系統(tǒng)采用電推桿控制制動(dòng)油管的油壓大小達(dá)到控制輪速的目的，此外，控制轉(zhuǎn)向步進(jìn)電機(jī)與轉(zhuǎn)向桿齒輪的嚙合及分離同樣采用電推桿。電推桿采用12V直流電壓、行程50mm、額定載荷6kN及運(yùn)動(dòng)速度5mm/s。電推桿電源來源于運(yùn)輸機(jī)的直流12V蓄電池，利用穩(wěn)壓電路來保證電推桿工作穩(wěn)定性。電推桿推力由直流電機(jī)提供，通過改變電機(jī)工作電流方向從而改變推桿的伸展與收縮，而一個(gè)電機(jī)的工作電流方向由一組繼電器控制I/O接口的D46與D48控制左邊電推桿的電流方向，D50與D52控制右邊電推桿的電流方向。一組繼電器模塊包含兩個(gè)5腳繼電器，兩個(gè)繼電器均為常閉接地，常開接入直流+12V，繼電器受高電平觸發(fā)，電推桿的兩條電源線分別接入兩個(gè)繼電器的通用口 COM。通過兩個(gè)繼電器開閉的交換，改變電推桿電流方向。
[0041 ]如圖7 (a)、圖7 (b)所示，圖為液晶顯示效果，本發(fā)明系統(tǒng)中采用的0V7725攝像頭，其具有多種圖像模式可選，通過程序?qū)z像頭初始化為YUY制式的灰度值模式，0-255代表不同的灰度值，在運(yùn)行過程中，由于不同位置的光照條件及路面信息有差別，因此需采用最優(yōu)閾值法對(duì)灰度值圖像進(jìn)行處理，結(jié)合320X240高清液晶顯示屏調(diào)試選擇，最終確定灰度值43為分割點(diǎn)將采集的圖像處理為0/1數(shù)據(jù)矩陣。
[0042]如圖8所示，本發(fā)明系統(tǒng)通過攝像頭采集識(shí)別的二值化路徑圖像進(jìn)行橫向掃描，獲得二維矩陣經(jīng)主控核心計(jì)算路徑偏差，其中運(yùn)用的方法為中線提取算法。另外，為了排除一些隨機(jī)雜質(zhì)的影響，路徑識(shí)別處理算法中包含濾波除噪部分，可使圖像數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。計(jì)算得出路徑偏移量后對(duì)運(yùn)輸機(jī)的行進(jìn)路線進(jìn)行修正，在本控制系統(tǒng)中預(yù)先標(biāo)定導(dǎo)引線位置與控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角信號(hào)的二維映射表，運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)停泊過程中，系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集導(dǎo)引線的位置信息，通過查表給出當(dāng)前控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角信號(hào)，調(diào)整步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向角度實(shí)現(xiàn)方向控制。為增強(qiáng)運(yùn)輸機(jī)在不同目標(biāo)速度下的穩(wěn)定性和平順性，可根據(jù)當(dāng)前目標(biāo)車速狀態(tài)對(duì)輸出的轉(zhuǎn)向控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0043]如圖9所示，本發(fā)明運(yùn)用循跡輔助算法，利用攝像頭采集信息具有數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)，合理地使用數(shù)據(jù)提取算法，本發(fā)明電動(dòng)山地果園運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)停泊系統(tǒng)的控制方法包括下述步驟:
[0044](I)將運(yùn)輸機(jī)開進(jìn)人為停車區(qū)域后開啟自動(dòng)停泊，所述微控制單元(MCU)所控制的攝像頭循跡輔助模塊開始循跡行走，通過CMOS攝像頭0V7725采集路上軌跡參數(shù)，傳送到微控制單元(MCU)，判斷出運(yùn)輸機(jī)正位與軌跡的偏差角度，所述微控制單元(M⑶)發(fā)出指令，對(duì)轉(zhuǎn)向角度檢測模塊進(jìn)行控制，進(jìn)而對(duì)運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行擺正；
[0045](2)將攝像頭初始化為YUY制式的灰度值模式，0-255代表不同的灰度值，在運(yùn)行過程中，由于不同位置的光照條件及路面信息有差別，采用最優(yōu)閾值法對(duì)灰度值圖像進(jìn)行處理，結(jié)合320 X 240高清液晶顯示屏調(diào)試選擇，最終確定灰度值43為分割點(diǎn)將采集的圖像處理為0/1數(shù)據(jù)矩陣；
[0046](3)所述轉(zhuǎn)向角度檢測模塊接收命令后，電推桿推動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，攜帶圓柱齒輪與轉(zhuǎn)向桿齒輪嚙合，旋轉(zhuǎn)相應(yīng)所需角度；
[0047](4)運(yùn)輸機(jī)行進(jìn)過程中，所述微控制單元(MCU)所控制的超聲波探測模塊對(duì)下方車位進(jìn)行是否具有泊車條件判斷，超聲波探測模塊檢測相應(yīng)車位是否具有物體，并將判斷信號(hào)發(fā)給所述微控制單元(MCU)，若具有停車條件，則所述微控制單元(MCU)對(duì)所述轉(zhuǎn)向角度檢測模塊下達(dá)轉(zhuǎn)向命令；
[0048](5)轉(zhuǎn)向完成后，到達(dá)停車線，0V7725攝像頭對(duì)停車線軌跡進(jìn)行判斷，對(duì)所述微控制單元(MCU)進(jìn)行信號(hào)反饋，接收到停車信號(hào)后，所述MUC控制系統(tǒng)對(duì)所述制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出命令，電推桿推動(dòng)油栗進(jìn)行制動(dòng)，停在停車線上。
[0049]所述步驟(I)中:攝像頭循跡輔助模塊采集識(shí)別的二值化路徑圖像進(jìn)行橫向掃描，獲得二維矩陣經(jīng)主控核心計(jì)算路徑偏差，采用中線提取算法，計(jì)算得出路徑偏移量后對(duì)運(yùn)輸機(jī)的行進(jìn)路線進(jìn)行修正，在本控制系統(tǒng)中預(yù)先標(biāo)定導(dǎo)引線位置與控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角信號(hào)的二維映射表，運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)停泊過程中，系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集導(dǎo)引線的位置信息，通過查表給出當(dāng)前控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角信號(hào)，調(diào)整步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向角度實(shí)現(xiàn)方向控制。
[0050]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電動(dòng)山地果園運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)停泊系統(tǒng)，其特征在于，包括輪速檢測模塊、轉(zhuǎn)向角度檢測模塊、超聲波探測模塊、攝像頭循跡輔助模塊、電推桿及電機(jī)控制模塊、以及微控制單元MCU，所述輪速檢測模塊、轉(zhuǎn)向角度檢測模塊、超聲波探測模塊、攝像頭循跡輔助模塊、電推桿及電機(jī)控制模塊均與微控制單元M⑶連接;所述輪速檢測模塊用于檢測山地果園運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸過程中的輪速，所述轉(zhuǎn)向角度檢測模塊用于檢測并計(jì)算轉(zhuǎn)向角度的大小，所述攝像頭循跡輔助模塊在人為啟動(dòng)后進(jìn)行循跡行走，所述超聲波探測模塊會(huì)不斷探測下方車位是否允許停車;所述電推桿及電機(jī)控制模塊采用繼電器控制電推桿從而控制轉(zhuǎn)向部分齒輪嚙合分離，同時(shí)，電機(jī)正反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速調(diào)整也通過繼電器實(shí)現(xiàn);所述微控制單元MCU通過對(duì)節(jié)氣門開度的檢測數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)向角度的檢測數(shù)據(jù)以及輪速檢測模塊的檢測數(shù)據(jù)的綜合分析，對(duì)車輛的技術(shù)狀況進(jìn)行判斷，然后發(fā)出命令，通過繼電器的動(dòng)作，切斷電磁閥，繼電器對(duì)電推桿控制，電推桿控制制動(dòng)油栗，制動(dòng)油栗實(shí)現(xiàn)制動(dòng)減速。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)山地果園運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)停泊系統(tǒng)，其特征在于，所述微控制單元MCU包括STM32處理器、16通道的A/D轉(zhuǎn)換器、4個(gè)16位定時(shí)器以及2個(gè)16位的6通道高級(jí)控制定時(shí)器;所述微控制單元MCU片上集成32-512KB的Flash存儲(chǔ)器、6-64KB的SRAM存儲(chǔ)器，并具有串行調(diào)試和JTAG接口。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述電動(dòng)山地果園運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)停泊系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像頭循跡輔助模塊采用像素為664 X 492數(shù)字型CMOS攝像頭0V7725循跡，采集參數(shù)后反饋到所述微控制單元MCU處理，微控制單元MCU驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、輪速檢測模塊、轉(zhuǎn)向角度檢測模塊，在行車過程中對(duì)行進(jìn)路線進(jìn)行修正，并進(jìn)行轉(zhuǎn)向控制。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)山地果園運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)停泊系統(tǒng)，其特征在于，輪速檢測模塊包括第一輪速檢測模塊和第二輪速檢測模塊;所述第一輪速檢測模塊和第二輪速檢測模塊均包括檢測輪速的霍爾傳感器和磁鋼，所述霍爾傳感器安裝在車輪的輪轂外側(cè)，所述的磁鋼安裝在輪轂的頂部;霍爾傳感器把驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)化成感應(yīng)電壓信號(hào)，傳送到微控制單元MCU ο5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的山地果園運(yùn)輸機(jī)動(dòng)力主動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，在每個(gè)車輪上等90度角安裝4組磁鋼。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)山地果園運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)停泊系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向角度檢測模塊包括轉(zhuǎn)向把柄和方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，所述方向盤轉(zhuǎn)角傳感器安裝于轉(zhuǎn)向把柄上，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器為微控制單元MCU提供車輛轉(zhuǎn)向角度信號(hào)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述電動(dòng)山地果園運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)停泊系統(tǒng)，其特征在于，所述電推桿及電機(jī)控制模塊采用繼電器控制電推桿從而控制轉(zhuǎn)向部分齒輪嚙合分離，同時(shí)，電機(jī)正反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速調(diào)整也是通過繼電器實(shí)現(xiàn)；電推桿采用12V直流電壓、行程50mm、額定載荷6kN及運(yùn)動(dòng)速度5mm/s;電推桿電源來源于運(yùn)輸機(jī)的直流12V蓄電池，并利用穩(wěn)壓電路來保證電推桿工作穩(wěn)定性；電推桿推力由直流電機(jī)提供，通過改變電機(jī)工作電流方向從而改變推桿的伸展與收縮，而一個(gè)電機(jī)的工作電流方向由一組繼電器控制I/O接口的D46與D48控制左邊電推桿的電流方向，D50與D52控制右邊電推桿的電流方向；一組繼電器模塊包含兩個(gè)5腳繼電器，兩個(gè)繼電器均為常閉接地，常開接入直流+12V，繼電器受高電平觸發(fā)，電推桿的兩條電源線分別接入兩個(gè)繼電器的通用口COM;通過兩個(gè)繼電器開閉的交換，改變電推桿電流方向。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)山地果園運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)停泊系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁閥包括第一電磁閥和第二電磁閥，所述第一電磁閥和第二電磁閥均為二位二通閥，當(dāng)山地果園運(yùn)輸機(jī)正常工作時(shí)，兩個(gè)電磁閥均處于左位，此時(shí)由制動(dòng)手柄控制的制動(dòng)油栗與制動(dòng)鉗的油路連通。9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述電動(dòng)山地果園運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)停泊系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括下述步驟: (1)將運(yùn)輸機(jī)開進(jìn)人為停車區(qū)域后開啟自動(dòng)停泊，所述微控制單元MCU所控制的攝像頭循跡輔助模塊開始循跡行走，通過CMOS攝像頭0V7725采集路上軌跡參數(shù)，傳送到微控制單元MCU，判斷出運(yùn)輸機(jī)正位與軌跡的偏差角度，所述微控制單元MCU發(fā)出指令，對(duì)轉(zhuǎn)向角度檢測模塊進(jìn)行控制，進(jìn)而對(duì)運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行擺正； (2)將攝像頭初始化為YUY制式的灰度值模式，0-255代表不同的灰度值，在運(yùn)行過程中，由于不同位置的光照條件及路面信息有差別，采用最優(yōu)閾值法對(duì)灰度值圖像進(jìn)行處理，結(jié)合320 X 240高清液晶顯示屏調(diào)試選擇，最終確定灰度值43為分割點(diǎn)將采集的圖像處理為0/1數(shù)據(jù)矩陣； (3)所述轉(zhuǎn)向角度檢測模塊接收命令后，電推桿推動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，攜帶圓柱齒輪與轉(zhuǎn)向桿齒輪嚙合，旋轉(zhuǎn)相應(yīng)所需角度； (4)運(yùn)輸機(jī)行進(jìn)過程中，所述微控制單元MCU所控制的超聲波探測模塊對(duì)下方車位進(jìn)行是否具有泊車條件判斷，超聲波探測模塊檢測相應(yīng)車位是否具有物體，并將判斷信號(hào)發(fā)給所述微控制單元MCU，若具有停車條件，則所述微控制單元MCU對(duì)所述轉(zhuǎn)向角度檢測模塊下達(dá)轉(zhuǎn)向命令； (5)轉(zhuǎn)向完成后，到達(dá)停車線，0V7725攝像頭對(duì)停車線軌跡進(jìn)行判斷，對(duì)所述微控制單元MCU進(jìn)行信號(hào)反饋，接收到停車信號(hào)后，所述MUC控制系統(tǒng)對(duì)所述制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出命令，電推桿推動(dòng)油栗進(jìn)行制動(dòng)，停在停車線上。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電動(dòng)山地果園運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)停泊系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述步驟SI中:攝像頭循跡輔助模塊采集識(shí)別的二值化路徑圖像進(jìn)行橫向掃描，獲得二維矩陣經(jīng)主控核心計(jì)算路徑偏差，采用中線提取算法，計(jì)算得出路徑偏移量后對(duì)運(yùn)輸機(jī)的行進(jìn)路線進(jìn)行修正，在本控制系統(tǒng)中預(yù)先標(biāo)定導(dǎo)引線位置與控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角信號(hào)的二維映射表，運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)停泊過程中，系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集導(dǎo)引線的位置信息，通過查表給出當(dāng)前控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角信號(hào)，調(diào)整步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向角度實(shí)現(xiàn)方向控制。
【文檔編號(hào)】B60W30/06GK106043295SQ201610388947
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月3日
【發(fā)明人】吳偉斌, 洪添勝, 宋淑然, 李震, 陳珊, 游展輝, 余耀烽, 李志鵬, 黃崇琳, 陳滿波, 朱高偉, 李易能
【申請人】華南農(nóng)業(yè)大學(xué)