《第九届智能车竞赛 光电组-郑州轻工业学院-东方集成一队技术报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第九届智能车竞赛 光电组-郑州轻工业学院-东方集成一队技术报告（2页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 基于线性 CCD 寻线智能车的技术创新Innovation Design Scheme of Intelligence Car Based On Based On Linear CCD方乐运，龚明，刘立业 （郑州轻工业学院，东方集成一队）联系方式：摘要：本设计以“飞思卡尔”杯全国大学生智能车竞赛为背景，以 MK60DN512VLQ10 单片机为主控制器，利用经典 PID 控制算法，提出了一种根据 CCD 判断赛道类型引导小车循迹行驶的方案。本文从机械改装、图像处理、辅助工具三个方面阐述这一方案的有效性和可行性。关键词：智能车；CCD；摇头舵机；OLED；按键I.引言根据第九届“飞思卡尔”杯全
2、国大学生智能车竞赛光电组比赛规则，车模需在CCD传感器引导下以最快速度在赛道上行驶一周。由于本届又特意加入了障碍和较陡的坡道，这对单一CCD识别较为困难，对四轮车高速行驶是一个挑战。本文主要介绍一套双CCD加摇头舵机的设计方案。II. 设计简介本小组从实际需求出发，首先对原始车模进行必要的机械改装，合理分配重心，提高直道稳定性和转弯灵活性；同时自行设计智能车所需硬件电路的PCB板，包括最小系统板、主控板、驱动板、按键调试等模块；对于寻线的方式，我们刚开始尝试了摇头舵机，取得了不错的效果，但由于坡道和人字道的冲突，我们在摇头基础上又加了一个CCD，这样不仅有很远的前瞻而且寻线效果较好；软件方面，
3、我们按照一次函数图像的思想对采集回来的图像进行了缩放处理。最后，本方案还给出了调试过程中本组成员自行设计的基于Flash的按键调试模块的相关介绍。III. 机械改装B 车车模结构较为简单，但里面依然蕴含着众多的机械学知识，在调试的过程中发现，一辆车机械结构的稳定程度直接决定着它所能达到的极限速度，而原有车模机械相对简单，所以对车模机械的改装至关重要。图 1 整车布局图首先，车模的整体布局要合理，重心尽量居中并降低。从图1可以看出：车模拆除了原车模的减震装置，底板采用电路板硬连接；电池紧贴后轮放置，使重心后移，而CCD支架部分则比较靠前，来平衡整车重心；为降低重心，车模底板加点了垫片来降低重心，
4、同时电路板安装时尽量放低。图 2 双 CCD 加摇头舵机由于 CCD 只能寻找一条平行线，因此为了提高CCD 寻线的可靠性，我们使用了摇头舵机，鉴于CCD 质量较轻，我们直接在舵机转轴上固定了圆盘来带动一根碳素杆，使碳素杆可以随着舵机的旋转而转动。之后我们又把 CCD 安装在了碳素杆的顶端，发现这样在车跑动时 CCD 左右摇摆很厉害，导致车的路径很差。我们想法要把碳素杆固定下，同时还要保证 CCD 可以旋转，因此我们设计了三脚架固定了一个圆筒，从而使碳素杆可以在圆筒内随意旋转，这样很大程度上提高了 CCD 安装的稳定性。之所以用两个 CCD 主要是为了检测人字弯和坡道服务，是各种元素检测更加可
5、靠。IV. 图像处理鉴于线性CCD在同一曝光时间下采集回来的数据中，黑白的AD值差别不明显，在光线不均匀的情况下不便于区分黑白，同时在一个固定寻线阈值的情况下，使得寻线的适应性不强。为了解决这个问题，我们对图像进行了缩放处理。实际证明经过处理后的图像，黑白区分明显，即使在同一个阈值的情况下也能适应不同的光线，这样在实际比赛场地的体育馆中就有了很强的适应性，就不会因为场地光线的不均匀而出现寻线出错的问题。CCD 图像处理的设计方案流程如图 3 所示：开始采集原始图像的AD值 ccd_measure1i求原始128个点的最大最小值 ccd_max1和ccd_min1最大最小值作差大于放大阈值 cc
6、d_zoom_thr1？求放大系数ccd_zoom1=255.0/ (ccd_max1-ccd_min1);是否缩放处理 ccd_deal1i=(ccd_measure1i- ccd_min1)*ccd_zoom1;处理后的数据不缩放处理 ccd_deal1i=ccd_measure1i图像处理结束图 3 设计方案流程图在采集回来的128点的AD值中，先求最大值ccd_max1和最小值ccd_min1，然后按一次函数图像的思想求缩放系ccd_zoom1=255.0/(ccd_max1-ccd_min1)。同时在十字道的全白或者全部蓝色不进行误放大，只在正常的弯直道上进行放大。在对最大最小值作差
7、后看其是否满足缩放条件，满足则处理为ccd_deal1i=(ccd_measure1i-ccd_min1)*ccd_zoom1，不满足就不进行缩放处理。经过缩放处理后，大的值被放的更大，小的被缩的更小，这样就实现了拉大图像的目的，使得寻线时的阈值适应性大大增强。经过缩放处理前后的图像分别如图4和图5所示。图 4 CCD 采集的原始图像图 4 CCD 经过缩放后的图像V.辅助调试工具在智能车的调试、比赛中，拥有一个实时显示和调试参数的工具显得尤为重要。我们使用了OLED显示屏和按键结合，做出了实时的HMI工具，使用方便快捷，HMI实时调试工具如图5所示。我们把重要的参数显示在OLED上，并写入单
8、片机的flash,可以临时修改、保存，并且掉电不丢失。我们还可以通过，按键选择，显示CCD的波形。图 5 按键调试模块VI.结论综合以上设计说明，我们可以得出结论：我们的智能车由于采用了摇头舵机，使寻线更可靠；对图像进行了缩放处理，使得小车在不同的环境中适应能力更强；按键调试模块方便了我们更加快速的调试参数，更加方便的观察波形，使比赛时调试更加灵活。主要参考文献1 卓晴, 黄开胜, 邵贝贝. 学做智能车M. 北京:北航出版社,2007.32谭浩强. C 程序设计.清华大学出版社,2005. 3 邵贝贝. 单片机嵌入式应用的在线开发方法M. 北京：清华大学出版社. 2004年10 月第1 版4 余灿键、程东成、李伟强著PID算法在智能汽车设计上的应用北京航空航天大学出版社，2007
