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機器人障礙檢測控制板電子設計

日(ri)期:2019-05-11 / 人(ren)氣: / 來源:scqhky.com

機器人障礙檢測(ce)(ce)系統控制板關系著(zhu)運動的智能化程(cheng)度(du),本案例(li)中(zhong)的機器人障礙檢測(ce)(ce)控制方案基于ARM處理器、視(shi)覺傳感器設計(ji)。

系統總體方案設計

根據系(xi)統的功能需(xu)求,設計了(le)以(yi)嵌入式系(xi)統為核心,以(yi)ARM處(chu)理(li)器為主(zhu)控制(zhi)器,以(yi)視覺傳感器檢測(ce)障(zhang)礙(ai)的機(ji)器人障(zhang)礙(ai)檢測(ce)系(xi)統方案(an)。機(ji)器人障(zhang)礙(ai)檢測(ce)系(xi)統總體(ti)方案(an)框圖的整(zheng)體(ti)框如圖

機器(qi)人(ren)障(zhang)礙檢(jian)測系(xi)統(tong)整(zheng)體結構由ARM嵌入式系(xi)統(tong)、視覺(jue)(jue)模塊、電源模塊、存儲(chu)模塊、調試(shi)模塊組成(cheng)。ARM嵌入式系(xi)統(tong)作(zuo)為系(xi)統(tong)的核心(xin)部(bu)分,主要負責協(xie)調系(xi)統(tong)各模塊的運(yun)行;清潔(jie)運(yun)行中(zhong)需(xu)要時刻感知環境信息(xi),通過視覺(jue)(jue)模塊進行視頻圖(tu)像(xiang)采(cai)集(ji),將(jiang)采(cai)集(ji)的圖(tu)像(xiang)存放在存儲(chu)模塊,經過嵌入式系(xi)統(tong)處理,實現清潔(jie)的障(zhang)礙檢(jian)測。電源模塊提供系(xi)統(tong)各模塊的電源需(xu)求。調試(shi)模塊通過調試(shi)工(gong)具實現系(xi)統(tong)的開發(fa)調試(shi)。RS232接口(kou)作(zuo)為PC機與(yu)嵌入式系(xi)統(tong)串口(kou)通訊(xun)接口(kou)。

視覺障礙檢測方案設計

由于全景(jing)下(xia)的(de)障(zhang)(zhang)礙(ai)檢測(ce)算(suan)法復雜度(du)高(gao)、難(nan)度(du)大、硬(ying)件(jian)設備要求高(gao)、開發周期長等因素,本文(wen)基于局(ju)部區(qu)域的(de)視覺傳感器障(zhang)(zhang)礙(ai)檢測(ce)。在局(ju)部區(qu)域內,一般障(zhang)(zhang)礙(ai)物與(yu)地面有非常明(ming)顯(xian)的(de)交界線(xian),因此(ci)本文(wen)通過檢測(ce)障(zhang)(zhang)礙(ai)物與(yu)地面交界線(xian)的(de)這一顯(xian)著特征進(jin)行(xing)障(zhang)(zhang)礙(ai)檢測(ce)。

視覺障礙檢測整體方案

視覺(jue)(jue)模塊主要(yao)任務是通(tong)過(guo)單目視覺(jue)(jue)進行障礙檢測,視覺(jue)(jue)障礙檢測的整(zheng)體結構示意圖如圖。

視覺模塊子系(xi)統(tong)主(zhu)要包括圖像采集(ji)模塊、障(zhang)礙(ai)檢測模塊及障(zhang)礙(ai)定位模塊。

1. 圖像采集模塊。通過視覺傳(chuan)感器采集環境信(xin)息,是清潔障礙檢測的前提(ti)工作。

2. 障礙檢(jian)測模塊。實現檢(jian)測障礙功能,通過(guo)圖像(xiang)處理及理解等方法,檢(jian)測環(huan)境中是否(fou)存在障礙物。

3. 障礙定(ding)位模塊(kuai)。實現(xian)障礙物(wu)的測距功能(neng),通過(guo)攝像機成(cheng)像模型方法,完成(cheng)對障礙物(wu)的測距定(ding)位。

障礙檢測及定位模塊實現方案

在局(ju)部(bu)區域內,一般障(zhang)(zhang)(zhang)礙(ai)(ai)物與(yu)地面具有明(ming)顯(xian)的交界線(xian),因此,可以通(tong)過檢(jian)測交界線(xian)進行障(zhang)(zhang)(zhang)礙(ai)(ai)檢(jian)測障(zhang)(zhang)(zhang)礙(ai)(ai)檢(jian)測基本流(liu)程圖如(ru)圖。

首先(xian)對原始圖像進行圖像預處理,其次(ci)通過邊緣檢測(ce)方法(fa)提取障礙(ai)與地面的交界線特征,然后(hou)判斷(duan)是否存(cun)在障礙(ai)物(wu),如(ru)果存(cun)在障礙(ai)物(wu),最后(hou)通過Hough變換標示(shi)出障礙(ai)物(wu)區域。

障礙定位模塊實現方案

障(zhang)礙(ai)定位模塊的功能是實(shi)現障(zhang)礙(ai)物(wu)的位置測(ce)(ce)量,本文根據(ju)攝(she)像機透視(shi)成像模型的方法進行測(ce)(ce)距(ju),該模型將圖像坐標(biao)轉換成世(shi)界坐標(biao),實(shi)現障(zhang)礙(ai)物(wu)的定位功能。

透視模型是最常用(yong)的攝像機投(tou)影模型,可以用(yong)小孔成(cheng)像模型簡化如(ru)圖。

ABCD為(wei)攝(she)(she)像(xiang)(xiang)機(ji)拍攝(she)(she)到的(de)地(di)面上梯形區域,O點(dian)為(wei)攝(she)(she)像(xiang)(xiang)機(ji)鏡頭中心(xin)點(dian),G點(dian)為(wei)攝(she)(she)像(xiang)(xiang)機(ji)光(guang)軸和地(di)面的(de)交點(dian),O點(dian)為(wei)O點(dian)在地(di)平(ping)(ping)面上的(de)垂直(zhi)投影。a、b、C、d、g分(fen)別(bie)為(wei)A、B、C、D、G在圖像(xiang)(xiang)平(ping)(ping)面的(de)對(dui)應點(dian)。

軟硬件整體設計

硬件總體設計

根據(ju)系(xi)統(tong)的(de)總(zong)體方案,為(wei)實現(xian)嵌入式系(xi)統(tong)的(de)功能,提(ti)出(chu)了(le)滿足系(xi)統(tong)需(xu)求的(de)硬件總(zong)體設計(ji)方案,其整(zheng)體框圖如圖。

根據系統(tong)功能需(xu)求及模(mo)塊化(hua)結構(gou)設計(ji)的思想(xiang),機器人障礙檢測控制系統(tong)硬件模(mo)塊設計(ji)是:

1. 嵌入式最小系統模塊,包括晶振(zhen)電路(lu)、時鐘(zhong)電路(lu)、Flash、SDRAM電路(lu)等。

2. USB接(jie)口模塊,該模塊主要是通過(guo)USB外接(jie)USB攝像頭進行圖像采集與圖片傳輸。

3. RS232接(jie)口(kou)模塊(kuai),該(gai)模塊(kuai)實(shi)現宿主機與目(mu)標機的串口(kou)通訊,進行嵌入式系(xi)統開發。

4. 電(dian)源(yuan)模塊(kuai),該模塊(kuai)為系(xi)統各芯片及(ji)元器件提供所需電(dian)源(yuan)。

軟件總體設計

系統采用Linux嵌(qian)入式(shi)操作(zuo)系統作(zuo)為S3C244O軟件(jian)開發平臺(tai),軟件(jian)設計(ji)(ji)主(zhu)要包括圖像采集程(cheng)序(xu)、圖像處理(li)及障礙定位(wei)程(cheng)序(xu)設計(ji)(ji),主(zhu)程(cheng)序(xu)的(de)流程(cheng)如圖。

1)圖(tu)像采集程(cheng)序(xu)設計。基于Video4Linux2API。Linux系(xi)(xi)統(tong)中的視頻子系(xi)(xi)統(tong)Video4Linux為(wei)視頻應用程(cheng)序(xu)提(ti)供了一套統(tong)一的API,視頻應用程(cheng)序(xu)通過標準的系(xi)(xi)統(tong)調用即可操作各種不同(tong)的視頻捕獲設備。

2)圖像處理程序設計。根據(ju)系統的(de)障礙檢(jian)測算法,設計出能(neng)夠(gou)實現障礙檢(jian)測的(de)軟(ruan)件程序。

3)障礙(ai)定(ding)位(wei)程序(xu)設計。根據系(xi)統的(de)障礙(ai)定(ding)位(wei)方案,提取出圖像坐標,進而轉換成世界(jie)坐標系(xi)實現障礙(ai)物的(de)定(ding)位(wei)功能。

PCBA加工產能

制造能力 PCBA服務 設備清單
4條SMT生產線 電路板類型(盲埋孔、阻抗、厚銅、HDI) Fuji CP8 Series SMT貼片機
2條DIP插件生產線 工藝類別(SMT/DIP) 全自動錫膏印刷機
0201元件貼裝 ICT測試 10溫區回流焊
0.25mm BGA FCT功能測試 AOI光學檢測儀
SMT 400萬點/日 BIT老化測試 波峰焊(有鉛、無鉛)
DIP 100萬點/日 Box Building成品組裝 ICT測試工作臺

PCBA工藝能力

項目 批量加工 打樣
PCBA加工SMT工藝能力 長*寬 最小尺寸 50*30
最大尺寸 150*350 最大邊長低于800mm
厚度 最低厚度 0.8
最高厚度 5
PCBA加工DIP工藝能力 長*寬 最小尺寸 50*30
最大尺寸 500*350 最大邊長低于1000mm
厚度 最低厚度 0.8
最高厚度 5
PCBA貼片加工元件規格 規格大小 最小規格 0603(0201) 0402()
最大尺寸 45*45 68*68
元件厚度 25.4
QFP封裝 最小腳距 0.4 0.3
BGA封裝 最小腳距 0.5 0.3

PCBA交期說明

項目 加工數量
少于100件 100-1000件 多于1000件
交期 少于3天 少于5天 3天開始交貨
備注

SMT快件最(zui)快8小時交付;

合(he)格率保證在99%以上;

交期計(ji)算(suan)從客戶資料、物料確認完畢后(hou)開始計(ji)算(suan)

【格亞信電子】是專業從事電子產品設計、電子方案開發、電子產品PCBA加工的深圳電(dian)子方(fang)案公司,主(zhu)要設(she)計電(dian)子產品(pin)包括工控、汽車、電(dian)源(yuan)、通信、安防、醫療電(dian)子產品(pin)開發。

公司核(he)心(xin)業務是提供(gong)以工控電子(zi)、汽(qi)車電子(zi)、醫(yi)療電子(zi)、安防電子(zi)、消費電子(zi)、通訊電子(zi)、電源電子(zi)等多領域的(de)電子(zi)產品設計、方案開(kai)發(fa)及加工生(sheng)產的(de)一站(zhan)式PCBA服務,為滿足不同(tong)客戶需求可提供(gong)中(zhong)小(xiao)批量PCBA加工。

公司產(chan)品涵蓋(gai)工(gong)業生(sheng)產(chan)設備(bei)控(kong)(kong)(kong)制設備(bei)電子(zi)開發、汽車MCU電子(zi)控(kong)(kong)(kong)制系統方案(an)(an)設計、伺(si)服控(kong)(kong)(kong)制板(ban)PCBA加工(gong)、數控(kong)(kong)(kong)機(ji)床主(zhu)板(ban)PCBA加工(gong),智(zhi)能家居電子(zi)研(yan)發、3D打印機(ji)控(kong)(kong)(kong)制板(ban)PCBA加工(gong)等領域。業務流程包括電子(zi)方案(an)(an)開發設計、PCB生(sheng)產(chan)、元器件采購、SMT貼(tie)片加工(gong)、樣(yang)機(ji)制作調試(shi)、PCBA中(zhong)小批量加工(gong)生(sheng)產(chan)、后期(qi)質(zhi)保維護(hu)一站式PCBA加工(gong)服務。

http://scqhky.com/

作者:控制板


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