基于CCD的自动循迹小车的软件设计.pdf

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1、基于CCD的自动循迹小车的软件设计杨宁，等基于CCD的自动循迹小车的软件设计SoftwareDesignoftheAutoTrackingCarBasedonCCD扬孝1石冰飞2来平1周宏辑3(上海电力学院电力与自动化工程学院1，上海200090；国核自仪系统工程有限公司2，上海200233；宁渡市电业局3，浙江宁波315010)摘要：为实现小车的自动循迹功能，分别采用飞思卡尔16位单片机MC9S12XSl28以及CMOS面阵图像传感器HQ7620模块作为主控制器和导向传感器，并结合一定的处理算法进行路径信息识别。单片机对摄像头采集到的路径图像信息进行

2、存储、滤波、道路识别和最优路线计箅后，发出控制信号以驱动小车的舵机和电机。在控制策略方面主要采用变参数、带死区的增量式数字PID控制器，使小车在行驶时的整体速度得以提高，系统性能更加稳定，灵敏度和鲁棒性也得到一定的改善。关键词：CCD闭像处理路径识别PID单片机中图分类号：TP391文献标志码：AAbstract：Torealize．theautotrackingfunctionfortheCal"．Freescale16一bitsinglechipcomputerMC9S12XSl28isadopted鹊themaincontrollerandCMO

3、ScameraH07620isused8．8theguiding∞ngor．andappropriateprocessingalgorithmiscombinedforpathinformationrecognition．Theimageinformationofthepathcollectedbythecmeraarestored，filtered，identified，andcalculatedforoptimalroutebythesinglechipcomputer．thenthecontrolsignalsa∞issuedtodrivethe

4、motorandsteeringengine．ThecontrolstrategymainlyadoptstheincrementaldigitalPIDcontrollerwithvariableparameteranddeadbandtoenhancethespeedofcar，andimprovethestahility，sensitivity，androbustnessofthesystem．Keywords：Chargecoupleddevice(CCD)ImageprocessingPathrecognitionProportionalin

5、tegraldifferential(PID)Microcontroller0引言自动循迹小车作为一种移动机器人，主要应用于机场、仓库以及其他需要搬运设备的工况中。小车的基本结构由导向模块、驱动模块、微处理器、控制模块、通信模块、机械部分和电源模块构成。小车通过导向传感器获取路径信息，并按一定的精度要求沿正确路径行驶。目前，比较常用的传感器有激光传感器¨。1、CCD传感器和测距仪等"“o。基于CCD的自动循迹小车采用CCD获取道路信息，通过图像处理辨别路面标志，并确定小车前方一定范围内的路况。综合分析道路和速度等相关信息，采用相应的控制策略来控制小车沿

6、正确的路线前进。本文主要介绍所设计的基于CCD的自动循迹小车的软件系统，提出软件设计方面的关键问题，并探讨了图像信息的采集、处理和舵机控制策略”“】。1软件系统整体设计本设计中，要求自动循迹小车在一定宽度的白色底黑色引导线的道路上自动行驶，并可根据变化的道路形状，按行驶要求自主导航。这就要求小车具备较强的自适应能力。自动循迹小车需要稳定快速行驶，兼顾速度和可靠性的要求，因此，设计方案必须考虑传感器信号采集处理、舵机和电机控制策略设计等因素一1。整个软件系统包括图像信息采集和处理、舵机转角控制、电机速度控制和速度反馈。软件系统组成如图l所示。图1软件系统

7、组成图Fig．1Thecompositionofsoftwaresystem国幂自然科学基金资助项目(编号：60801056)；上海教委科研创新重点基金资助项目(编号：lIZZl70)；2软件模块设计上海市青年科技启明星计划基金资助项目(编号：t1QAl402800)。修改稿收到日期：2011一Ol一17。2．1图像信息处理皤知三：孑譬Z‘：竺：二：，2曼专竺之土羔翟，竺竺耋竺量对道路形状的判断正确与否决定了小车能否实现及机械专业。获博士学位，副教授；主要从事运动物体定位、状态检测与⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。⋯⋯7、⋯信息融合方面的研究。自动循迹功能。虽然图

8、像处理算法已经有很多成熟的52PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATION