基于 STM32的新型激光测距控制系统的设计.pdf

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1、枟自动化与仪器仪表枠２０１６年第３期（总第１９７期）基于STM32的新型激光测距控制系统的设计陈文凯（武汉大学动力与机械学院湖北武汉，４３００７２）摘要：设计一种基于ＳＴＭ３２的摄像头与ｄｔ５０激光传感器联合控制的精确距离测量系统。该系统基于ｄｔ５０的数字显示界面，根据摄像头的图像识别功能，实现了一般控制系统关于距离的零误差测量。经实际测试，该系统测量精度高，性能稳定，实时性强，具有很高的使用价值和推广价值。关键词：测距控制；ｄｔ５０；ＣＭＯＳ摄像头；图像分割与识别；ＳＴＭ３２中图分类号：ＴＮ８２０文献标识码：ＡＤＯＩ编码：１０．１４０１６／ｊ．ｃｎｋｉ．１００１－９２２７．２０１６．０３．０

2、１５Abstract：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａＳＴＭ３２ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃａｍｅｒａａｎｄｄｔ５０ｌａｓｅｒｓｅｎｓｏｒｔｈａｔａｒｅｃｏｍｂｉｎｅｄｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｐｒｅｃｉｓｅｄｉｓｔａｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｄｉｇｉｔａｌｄｉｓｐｌａｙｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｄｔ５０，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃａｍｅｒａ’ｓｉｍａｇｅｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｎｔｈｅｚｅｒｏ－ｅｒｒｏｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓ

3、ｔｒｉｃｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｓｔａｂｌｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｒｅａｌ－ｔｉｍｅ．Ｉｔｈａｓａｈｉｇｈｖａｌｕｅｏｆｕｓｅａｎｄｐｏｐｕｌａｒｉｚｅ．Keywords：Ｄｉｓｔａｎｃｅｃｏｎｔｒｏｌ；ｄｔ５０；ＣＭＯＳＣａｍｅｒａ；ＩｍａｇｅＳｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ；ＳＴＭ３２０引言激光在军事上应用最早和最成熟的技术。自１９６０年第一台激光器———红宝石激光器发明以来，便有人开始进行激光测距技术的研究。和微波测距等其它方法相比，激光测距具有更好的方向性和更高的测距精度，测程远，

4、抗干扰能力图１系统结构图［１－３］强，隐蔽性好因而得到广泛地应用。本文所采用的ｄｔ５０激光传感器是由德国ＳＩＣＫ公司生产的中量程测距传感器，其提２终端硬件、软件设计供了８０ｍｍ到５０００ｍｍ的感应量程，能够对不同材质和颜色２畅１硬件设计的物体可靠地测量，适用于非常宽泛的应用现场，如运动物体经价格方面衡量和功耗方面的考虑，终端设备的处理器位置检测、工业自动化和生产智能管理、工业监控信号触发控采用ＳＴ公司的ＳＴＭ３２０Ｆ４０７芯片；显示设备采用ＡＲＭ－制、汽车安全车距测量等。其内部有一个ＬＥＤ显示屏，用来ＩＬＩ９３２５－２畅８‘ＴＦＴＬＣＤ，用于实时显示ＣＭＯＳ摄像头所读取到显示测量的数据，这个数

5、据显示只有观察者能看到，因而要想的数字量，而连接计算机的打印设备采用异步传输标准接口使计算机得到这个数据，就需要设计测量控制系统及接口。ＲＳ２３２，其终端设备接线如图２所示。传统的测量控制系统会通过采集ｄｔ５０的电流信号，经过Ａ／Ｄ转换后，再经过一系列的数字信号处理如中值滤波、卡尔曼滤波等方式来去除噪声信号，算法处理较为复杂，最终得到处理后的数字量也很难与真实数字量完全相等，往往会存在一定偏差。针对上述不足，提出了一种摄像头图像识别ＬＥＤ屏的数字量的测量方法，该方法算法较为简单，能充分的发挥摄像头的识别功能，最终准确的得到当前物体的真实距离，适用于静止、低速和中高速控制系统。图２终端硬件设计１

6、系统方案设计２畅２软件设计通过改进，系统由ＣＭＯＳ摄像头模块、ｄｔ５０激光传感器模终端系统首先配置ＲＳ２３２，利用串口调试助手使其能向块、摄像头采集板、摄像头转接板ＬＣＤ显示屏模块、ＲＳ２３２串电脑正常发送字节。然后进行ＬＣＤ显示屏的配置，由于本系口模块、ＳＤ卡模块所组成，其中摄像头读取ｄｔ５０上ＬＥＤ屏上统采用的屏为长３２０ｍｍ，宽２４０ｍｍ，故要使摄像头读取并处的数字量能通过ＬＣＤ屏模块实时的显示出来，而ＲＳ２３２串口理后的图像完全在屏上显示，必须对摄像头进行调焦处理，使模块能通过串口实时的将摄像头识别的数字量打印出来，以其在屏上出现脉络清晰、便于图像处理的数字。由于要实现校正是否与真实的

7、数字量相等。系统基本结构组成如图１摄像头的识别作用，故需对摄像头所得到的图片进行图像特所示。征提取，运用ＳＤ卡将显示在ＬＣＤ上的图像截取下来，并将其［４］放入ＭＡＴＬＡＢ中进行图像分割与分析，提取特征后用算法表达便能实现整个系统的最终目标。收稿日期：２０１５－１０－２６下面给出了终端系统的部分子程序，其中ＩｍａｇｅＳｈｏｔ＿ｆｌａｇ作者简介：陈文凯（１９９５－），男，大学本科，主要研究方向为机器人