一種基于機(jī)器視覺(jué)的循跡小車的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及智能化控制領(lǐng)域，特別涉及一種基于機(jī)器視覺(jué)的循跡小車。
【背景技術(shù)】
[0002]智能車是機(jī)器人的一種，是一個(gè)集環(huán)境感知，決策規(guī)劃，自動(dòng)行駛為一體的綜合系統(tǒng)。智能循跡小車是智能車的一種，在無(wú)人駕駛，工業(yè)巡檢，科學(xué)探索等多方面有著廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在市面上的循跡小車方案，主要由采用紅外循跡方案，如實(shí)用新型CN 204406203 U《高速紅外循跡小車》。紅外循跡方案形式單一，抗干擾能力弱，只能識(shí)別出一條循跡路線，功能有限，無(wú)法滿足各領(lǐng)域?qū)ρE小車功能多樣化的需求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)方案形式單一，抗干擾能力弱，只能識(shí)別一條循跡路線不能滿足功能多樣化需求的問(wèn)題，提供一種行穩(wěn)定，功能多樣化，能夠自動(dòng)識(shí)別物體，能識(shí)別多條循跡軌道，可應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的智能巡檢小車。
[0004]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種基于機(jī)器視覺(jué)的循跡小車，包括單片機(jī)主控模塊，攝像頭及路由器模塊，電腦處理平臺(tái)系統(tǒng)，無(wú)線射頻模塊，電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊，舵機(jī)轉(zhuǎn)向模塊，電源模塊；所述單片機(jī)主控模塊上連接有所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向模塊，所述電源模塊和所述無(wú)線射頻模塊，所述無(wú)線射頻模塊依次連接所述電腦處理平臺(tái)系統(tǒng)和所述攝像頭及路由器模塊。
[0005]進(jìn)一步地，所述單片機(jī)主控模塊包括單片機(jī)，復(fù)位電路，晶振電路，電源電路。
[0006]進(jìn)一步地，所述單片機(jī)選用MSP430F149單片機(jī)。
[0007]進(jìn)一步地，所述電腦處理平臺(tái)系統(tǒng)包括圖像處理系統(tǒng)和報(bào)警燈。
[0008]進(jìn)一步地，所述圖像處理系統(tǒng)利用LabVIEW軟件的VIS1N模塊開(kāi)發(fā)。
[0009]進(jìn)一步地，所述攝像頭及路由器模塊包括(XD攝像頭和WIFI路由器。
[0010]進(jìn)一步地，所述電源模塊采用電壓為12V，容量為6500mAh的可充電鋰電池。
[0011]進(jìn)一步地，所述電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊包括370減速電機(jī)，BTN7871驅(qū)動(dòng)電路。
[0012]更進(jìn)一步地，所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向模塊采用MG995舵機(jī)。
[0013]更進(jìn)一步地，所述無(wú)線射頻模塊采用NRF24L01模塊。
[0014]本實(shí)用新型的工作過(guò)程是，在遠(yuǎn)程遙控模式下，操作人員可以通過(guò)操作電腦處理平臺(tái)系統(tǒng)，遙控小車，實(shí)現(xiàn)對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的控制，并從攝像頭觀察到現(xiàn)場(chǎng)的工作狀況。
[0015]在自動(dòng)循跡模式下，攝像頭采集到圖像，通過(guò)路由器將圖像傳送到電腦處理平臺(tái)系統(tǒng)，電腦處理平臺(tái)系統(tǒng)收到圖像后，圖像處理系統(tǒng)會(huì)對(duì)圖像進(jìn)行處理，提取出設(shè)定好的運(yùn)動(dòng)路線，計(jì)算出控制指令，并通過(guò)無(wú)線射頻模塊將控制指令發(fā)送給小車的單片機(jī)主控模塊，單片機(jī)主控模塊對(duì)指令解碼后，會(huì)控制電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊及舵機(jī)轉(zhuǎn)向模塊，使小車沿著路線運(yùn)動(dòng)起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)循跡功能。
[0016]在循跡的過(guò)程中，圖像處理系統(tǒng)也會(huì)對(duì)接收到的圖像進(jìn)行篩選，尋找我們需要識(shí)別的物體，如果找到我們預(yù)先設(shè)定好的物體，會(huì)啟動(dòng)報(bào)警燈報(bào)警，提示操作員。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果是:采用攝像頭對(duì)小車行進(jìn)路線進(jìn)行信息采集，不僅可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循跡，自動(dòng)識(shí)別物體；小車運(yùn)行穩(wěn)定，系統(tǒng)成本低，智能化程度高，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)巡檢功能。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型原理框圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型的循跡小車結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]其中，1 -單片機(jī)主控模塊，3 -攝像頭及路由器模塊，4 -電源模塊，5 -電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊，6-舵機(jī)轉(zhuǎn)向模塊，7-無(wú)線射頻模塊；
[0021]圖3為2-電腦平臺(tái)處理系統(tǒng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]通過(guò)以下詳細(xì)說(shuō)明結(jié)合附圖可以進(jìn)一步理解本實(shí)用新型的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。所提供的實(shí)施例僅是對(duì)本實(shí)用新型的說(shuō)明，而不以任何方式限制本實(shí)用新型揭示的其余內(nèi)容。
[0023]實(shí)施例1
[0024]如圖1所示，一種基于機(jī)器視覺(jué)的循跡小車，包括單片機(jī)主控模塊，攝像頭及路由器模塊，電腦處理平臺(tái)系統(tǒng)，無(wú)線射頻模塊，電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊，舵機(jī)轉(zhuǎn)向模塊，電源模塊；所述單片機(jī)主控模塊上連接有所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向模塊、所述電源模塊和所述無(wú)線射頻模塊、所述無(wú)線射頻模塊依次連接所述電腦處理平臺(tái)系統(tǒng)和所述攝像頭及路由器豐旲塊。
[0025]如圖2、圖3所示，一種基于機(jī)器視覺(jué)的循跡小車，包括單片機(jī)主控模塊1，電腦處理平臺(tái)系統(tǒng)2，攝像頭及路由器模塊3，電源模塊4，電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊5，舵機(jī)轉(zhuǎn)向模塊6，無(wú)線射頻模塊7。
[0026]單片機(jī)主控模塊1選用德州儀器的MSP430F149單片機(jī)，還包括復(fù)位電路，晶振電路，電源電路，該部分負(fù)責(zé)編譯由電腦處理平臺(tái)發(fā)送而來(lái)的信號(hào)，控制小車的行進(jìn)及轉(zhuǎn)彎。
[0027]電腦處理平臺(tái)系統(tǒng)2包括圖像處理系統(tǒng)和報(bào)警燈。圖像處理系統(tǒng)利用LabVIEW軟件的VIS1N模塊開(kāi)發(fā)而成，能夠識(shí)別小車循跡路線和識(shí)別設(shè)定的物體的功能，還配套有報(bào)警燈。
[0028]攝像頭及路由器模塊3包括高速(XD攝像頭和WIFI路由器。與傳統(tǒng)的CMOS攝像頭相比，高速CCD攝像頭曝光時(shí)間更短，采集圖像的頻率更快，在小車的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，攝像頭的動(dòng)態(tài)效果十分重要，高速CCD攝像頭的動(dòng)態(tài)效果是普通CMOS攝像頭的幾十倍。由于視頻的數(shù)據(jù)量較大，普通的無(wú)線傳播方式無(wú)法滿足高速，大數(shù)據(jù)量的傳輸要求，而WIFI路由器很好地將采集到的視頻高速地發(fā)射出去，動(dòng)態(tài)效果好。
[0029]電源模塊4采用電壓為12V，容量為6500mAh的可充電鋰電池，該型號(hào)輸出電壓高，可以為驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供合適的電壓。同時(shí)大容量可以保證小車擁有很好的續(xù)航能力。
[0030]電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊5包括370減速電機(jī)，BTN7871驅(qū)動(dòng)電路。370減速電機(jī)能夠兼顧速度和扭力的要求，使小車速度適中，具有很強(qiáng)的攀爬能力。BTN7871驅(qū)動(dòng)電路能有實(shí)現(xiàn)30A以下的大電流，為小車行駛提供強(qiáng)勁的電力。
[0031]舵機(jī)轉(zhuǎn)向模塊6采用輝盛MG995舵機(jī)，該型舵機(jī)扭力大，轉(zhuǎn)角幅度大，能夠滿足小車轉(zhuǎn)向的要求。
[0032]無(wú)線射頻模塊7采用NRF24L01芯片，速度快，控制距離遠(yuǎn)，適合遠(yuǎn)程控制。
[0033]本實(shí)施例的遠(yuǎn)程控制功能是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0034]由高速C⑶攝像頭采集得到的圖像經(jīng)WiFi路由器發(fā)射出去；圖像處理系統(tǒng)通過(guò)WiFi接收到圖像，并對(duì)圖像進(jìn)行處理，識(shí)別出路徑；同時(shí)計(jì)算行駛速度及方向，并將控制指令經(jīng)由NRF24L01無(wú)線射頻模塊7發(fā)送出去；單片機(jī)主控模塊1接收由NRF24L01無(wú)線射頻模塊7發(fā)送來(lái)的控制指令，解析命令后控制電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊5運(yùn)動(dòng)和舵機(jī)轉(zhuǎn)向模塊6轉(zhuǎn)向。
[0035]本實(shí)施例的循跡功能和物體識(shí)別功能是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0036]預(yù)先采集需要識(shí)別物體的圖像信息，儲(chǔ)存在電腦處理平臺(tái)系統(tǒng)2 ;由高速CCD攝像頭采集得到的圖像經(jīng)WiFi路由器發(fā)射出去；圖像處理系統(tǒng)通過(guò)WiFi接收到圖像，并對(duì)圖像進(jìn)行處理，提取出設(shè)定好的運(yùn)動(dòng)路線，計(jì)算出控制指令，并通過(guò)無(wú)線射頻模塊7將控制指令發(fā)送給小車的單片機(jī)主控模塊1，單片機(jī)主控模塊1對(duì)指令解碼后，會(huì)控制電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊5和舵機(jī)轉(zhuǎn)向模塊6，使小車沿著路線運(yùn)動(dòng)起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)循跡功能。在循跡的過(guò)程中，圖像處理系統(tǒng)也會(huì)對(duì)接收到的圖像進(jìn)行篩選，尋找我們需要識(shí)別的物體，如果找到我們預(yù)先設(shè)定好的物體，電腦處理平臺(tái)系統(tǒng)2會(huì)啟動(dòng)報(bào)警燈報(bào)警，提示操作員。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于機(jī)器視覺(jué)的循跡小車，其特征在于:包括單片機(jī)主控模塊，攝像頭及路由器模塊，電腦處理平臺(tái)系統(tǒng)，無(wú)線射頻模塊，電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊，舵機(jī)轉(zhuǎn)向模塊，電源模塊；所述單片機(jī)主控模塊上連接有所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向模塊，所述電源模塊和所述無(wú)線射頻模塊，所述無(wú)線射頻模塊依次連接所述電腦處理平臺(tái)系統(tǒng)和所述攝像頭及路由器豐旲塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)的循跡小車，基特征在于:所述單片機(jī)主控模塊包括單片機(jī)，復(fù)位電路，晶振電路，電源電路。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于機(jī)器視覺(jué)的循跡小車，基特征在于:所述單片機(jī)選用MSP430F149。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)的循跡小車，基特征在于:所述電腦處理平臺(tái)系統(tǒng)包括圖像處理系統(tǒng)和報(bào)警燈。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于機(jī)器視覺(jué)的循跡小車，基特征在于:所述圖像處理系統(tǒng)利用LabVIEW軟件的VIS1N模塊開(kāi)發(fā)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)的循跡小車，基特征在于:所述攝像頭及路由器模塊包括C⑶攝像頭和WIFI路由器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)的循跡小車，基特征在于:所述電源模塊采用電壓為12V，容量為6500mAh的可充電鋰電池。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)的循跡小車，基特征在于:所述電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊包括370減速電機(jī)，BTN7871驅(qū)動(dòng)電路。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)的循跡小車，基特征在于:所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向模塊采用MG995舵機(jī)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)的循跡小車，基特征在于:所述無(wú)線射頻模塊采用NRF24L01模塊。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于機(jī)器視覺(jué)的循跡小車，包括單片機(jī)主控模塊，攝像頭及路由器模塊，電腦處理平臺(tái)系統(tǒng)，無(wú)線射頻模塊，電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊，舵機(jī)轉(zhuǎn)向模塊，電源模塊；所述單片機(jī)主控模塊上連接有所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向模塊、所述電源模塊和所述無(wú)線射頻模塊，所述無(wú)線射頻模塊依次連接所述電腦處理平臺(tái)系統(tǒng)和所述攝像頭及路由器模塊。該系統(tǒng)采用攝像頭對(duì)小車行進(jìn)路線進(jìn)行信息采集，不僅可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循跡，自動(dòng)識(shí)別物體；小車運(yùn)行穩(wěn)定，系統(tǒng)成本低，智能化程度高，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)人值守功能。
【IPC分類】H04N7/18, G05D1/02
【公開(kāi)號(hào)】CN204965187
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520762903
【發(fā)明人】孫澤中, 閆曉光
【申請(qǐng)人】武漢大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年9月29日