CN101742250B - 可视辅助泊车系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可视辅助泊车系统，包括显示器、电控模块，电控模块包括微控制器及输入输出电路，还包括机电执行子系统，机电执行子系统包括外壳壳体、活动盖板、直流微电机、摄像头、位置传感器，活动盖板通过转动轴与外壳连接，构成一容置空间，摄像头通过连杆同活动盖板连接、通过限位片同外壳壳体连接，直流微电机、位置传感器固定在外壳壳体内，位置传感器监测活动盖板开合位置；微控制器根据接收到的倒档信号以及位置传感器监测的活动盖板开合位置信号控制直流微电机、摄像头的工作，并将拍摄到的图像经视频处理模块处理后在显示器上显示。该系统视频图像质量高，视角开阔，安装维护方便。

Description

可视辅助泊车系统

技术领域

本发明涉及汽车辅助泊车技术，特别涉及一种可视辅助泊车系统。

背景技术

随着现代生活节奏的加快，汽车作为一种代步工具，已经深入到人们的生活之中。汽车辅助泊车技术能提高驾车者的安全、舒适感受。

目前市面上常见的倒车可视的辅助泊车系统主要在中、高端车上有配备，因为中、高端车的中控台大多都配备了导航LCD，这使得该技术有了应用的可能。现今应用的可视辅助泊车系统大多有一到两个安装在车尾部的摄像头，通过视频线束直接连接到中控台视频控制模块，该模块将收到的视频信号处理后在导航LCD上显示；如果是两个摄像头，则需要视频控制模块将两个视频图像进行重合，以便能将拍摄到的视频影像正确清晰的显示给驾驶人员查看。

该技术中摄像头被固定安装，有的在后部灯的灯罩内，有的直接挂在车内(两厢车适用)。摄像头如果被挂在车内，摄像头视角范围被实际车况限制，有可能出现的反光会使显示一片眩白。摄像头如果装配在车灯罩内，其装配需要与灯具厂家沟通，这样会使整个系统的搭建、调试及维修变的复杂；如果是一个摄像头，则必须安装在车尾的中央部分，比如装在高位刹车灯内，实际应用中此安装位置无疑有些偏高，使摄像的视角范围、效果变差；如果是两个摄像头，则安装在较靠下的两边尾灯内，但两个视频信号需要技术合成方能使用，故存在开发成本偏高的遗憾。再者摄像头通过灯罩或挡风玻璃等介质后获得的影像，比起摄像头直接在外部获得影像的质量无疑会大打折扣。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可视辅助泊车系统，该系统视频图像质量高，视角开阔，安装维护方便。

为解决上述技术问题，本发明的可视辅助泊车系统，包括显示器、电控模块，电控模块包括微控制器及输入输出电路，其特征在于，还包括机电执行子系统，机电执行子系统包括外壳壳体、活动盖板、摄像头、位置传感器、直流微电机、推杆，活动盖板通过转动轴与外壳壳体上部连接构成一容置空间；摄像头上部通过连杆同活动盖板靠近外壳壳体的一侧连接，下部通过限位片同外壳壳体下部的斜面连接；直流微电机、位置传感器固定在外壳壳体内，位置传感器监测活动盖板开合位置，推杆一端同活动盖板靠近外壳壳体一侧轴连接；在位置传感器监测到活动盖板同外壳壳体处于闭合状态时，如果微控制器接收到车辆档位转到倒档信号，则控制直流微电机开始工作，驱动推杆推动活动盖板绕与外壳连接的转动轴打开，同时通过连杆带动摄像头移出外壳壳体，位置传感器监测到活动盖板打开到设定位置时，微控制器控制直流微电机停止工作，控制摄像头开机，并将拍摄到的图像经视频处理模块处理后在显示器上显示；在位置传感器监测到活动盖板同外壳壳体处于打开状态时，如果微控制器接收到车辆档位拨离倒档信号，就控制摄像头停止摄像，控制直流微电机工作，带动活动盖板同外壳壳体闭合，同时把摄像头移回到外壳壳体内，当监测位置传感器监测到活动盖板闭合到设定位置后，微控制器控制直流微电机停止工作。

所述机电执行子系统的外壳壳体可以固定于车尾中间位置。机电执行子系统的活动盖板背向外壳壳体一侧可以有车的徽标。

本发明的可视辅助泊车系统，由于是通过机电执行子系统灵活的实现摄像头的收放，所以不存在对固定安装位置的限制；需要时直接获取影像，不存在因为中间隔有其他介质而使影像质量下降的问题；因为机电执行子系统已经作为模块化处理，所以较之现有技术方案的安装、维护都有很明显的易操作性，从而使生产与维护的成本降低。可以将汽车公司的LOGO(徽标)贴于本发明的可视辅助泊车系统的机电执行子系统的活动盖板背向外壳壳体一侧的配合曲面上，将机电执行子系统安装于汽车后部中央，整个活动盖板的外形尺寸与LOGO基本相同。这样在活动盖板没有被打开时，从外部看汽车LOGO，与没有安装本发明的可视辅助泊车系统时的外观基本一致。

说明书附图

下面结合附图及具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。

图1是本发明的可视辅助泊车系统一实施方式示意图；

图2是本发明的可视辅助泊车系统的机电执行子系统一实施方式闭合状态示意图；

图3是本发明的可视辅助泊车系统的机电执行子系统一实施方式打开状态示意图；

图4是机电执行子系统机械限位模块的局部放大图；

图5是本发明的可视辅助泊车系统一实施方式中ECU模块电路示意图。

具体实施方式

本发明的可视辅助泊车系统一实施方式如图1所示，包括导航LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)、电控模块(ECU)、机电执行子系统；

电控模块主要包括微控制器(MCU)及输入输出电路等；

机电执行子系统如图2、图3所示，包括外壳壳体1、活动盖板2、摄像头55、动力传动模块10，动力传动模块10包括直流微电机101、蜗轮蜗杆102、推杆103、位置传感器104，所述活动盖板2通过转动轴44与外壳壳体1上部连接构成一容置空间，摄像头55上部通过连杆23同活动盖板2靠近外壳壳体1的一侧连接，下部通过限位片13同外壳壳体1下部的斜面11连接，直流微电机101、位置传感器104固定在外壳壳体1内，位置传感器104监测活动盖板2开合位置，推杆103一端同活动盖板2靠近外壳壳体1一侧轴连接，另一端同蜗轮蜗杆102的一端连接，蜗轮蜗杆102机构另一端连接直流微电机轴上的小齿轮，所述直流微电机101工作时通过正转或反转，驱动蜗轮蜗杆102，推拉所述推杆103，从而带动活动盖板2同外壳壳体1的开合，同时带动摄像头55移出或移回外壳壳体1。

本发明的可视辅助泊车系统一实施方式的电控模块(ECU)电路如图5所示，当MCU加电后，首先会检测位置传感器104传来的信号，以确认活动盖板2是否被闭合到外壳壳体1，如果活动盖板2未闭合到外壳壳体1，MCU将控制直流微电机工作，进行一次或多次关闭动作，如果仍不能关闭，将输出相应信号以示报警。

在位置传感器监测到活动盖板同外壳壳体处于闭合状态时，当MCU接收到档位信号电路传来的车辆档位转到倒档信号，先控制直流微电机101工作，并时时监控位置传感器104的信号，活动盖板到达设定位置后立即停止直流微电机101工作，这时MCU确认摄像头已经打开到位，通过视频处理模块控制摄像头55开始工作并接收和处理摄像头55传来的视频信号，同时将LCD显示器切换为摄像头视频图像的显示。

而关闭则相反，在位置传感器监测到活动盖板同外壳壳体处于打开状态时，如果微控制器接收到车辆档位拨离倒档信号，先将LCD显示器视频切回原状态，即不再显示摄像头55的视频图像，控制摄像头55停止摄像，再控制直流电机101工作，带动活动盖板2同外壳壳体1的闭合，同时把摄像头55移回到外壳壳体1内，直流微电机101工作时，MCU时时监测位置传感器信号，活动盖板2到达设定位置后，立即控制直流微电机101停止工作。

外壳壳体1配合面上可以有定位孔，用于将机电执行子系统整体固定到车身上。外壳壳体1固定到车身上后，外壳壳体1内部靠近地面9的斜面11外侧离地面9较内侧离地面9距离近，从而与地面9呈一定角度，当有意外的雨水进入到壳体内也能及时排出，不会造成对机电执行子系统其他部件的侵蚀，特别是电子器件的影响。

设置密封圈33嵌在外壳壳体1同活动盖板2的配合面上，在活动盖板2上留有密封槽，当活动盖板2闭合到位时，活动盖板2上的密封槽将会与密封圈33构成密闭配合，从而解决了整个机电执行子系统的防渗水问题。

蜗轮蜗杆102机构具有传动平稳可靠、传动比准确、效率高、寿命长等优点，安装在外壳壳体1内的直流微电机101被电控模块(ECU)控制，直流微电机101通过电机轴上的小齿轮输出动力，经蜗轮蜗杆102机构减速，最后由做直线运动的推杆103将动力输出，将活动盖板2运动旋转一定角度，带动摄像头55移出或移回外壳壳体1；同时，推杆103运动也会带动高精密位置传感器104工作，输出位置信号到电控模块(ECU)。

根据活动盖板2从关闭(相对外壳壳体1配合面0度)到开启到位(相对外壳壳体1配合面呈一定角度)所需时间的要求，在直流微电机101转速确定后，由传动比公式可以分别计算出蜗轮蜗杆102的主要机械参数；如果活动盖板2打开的角度(相对安装外壳壳体1配合面)确定，则利用三角函数就能大致计算出推杆103所需的直线运动距离，继而确定动力传动模块10中有关机械零件的其它机械尺寸。

本实施方式中摄像头55的定位依靠机械限位模块，主要包括连杆23、弹簧、销、轴等零件，如图4所示。在摄像头55收放在外壳壳体1内部时，弹簧233会被压缩在摄像头55与活动盖板2之间。当活动盖板2运动打开，摄像头55也会跟着被移动出去；又由于活动盖板2的运动速度比较快，此时一直被压缩的弹簧233会因为摄像头55的移动而释放。可以设想，如此快的释放弹性元件，则弹簧233弹力也是一瞬间释放完成，设计时考虑到弹力的施加方向和大小，则可以有效的使摄像头55被更快的移出到位；冲击缓冲也是该弹簧233的一大用处，特别是对摄像头55收放在外壳壳体1内时的吸震、缓冲尤其重要。

摄像头55通过连杆23与活动盖板2连接。连杆23的两端分别通过二个连杆销232分别与活动盖板2、摄像头55联结；连杆23与活动盖板2、摄像头55接触的面均作了连杆限位231，通过一定夹角的设计，使连杆23到一定位置后将保持与活动盖板2、摄像头55面之间的夹角不变，即摄像头的X(横向)、Y(纵向)方向位置被部分确定；再通过布置在摄像头55下部两侧的摄像头限位片13，该摄像头限位片13的一端被限位片销132连接在外壳壳体1内，另一端则通过滑槽与摄像头55上的固定销131连接，这样，摄像头55的X、Y方向被完全限制。

摄像头55平时被收放在外壳壳体1内，被压入外壳壳体1内靠近地面9的斜面11上，状态如图2所示。当活动盖板2运动打开，摄像头55被移动出去后，状态如图3所示。

本实施例中电控模块如图5所示，包括以下部分：微控制器(MCU)及电源电路、档位信号电路、位置输入电路、视频处理模块、温度输入电路、EEPROM、CAN总线电路、报警信号输出电路、显示控制模块、电机驱动电路、加热处理电路等输入输出电路。

电控模块可采用KL15(汽车点火锁的“ON”档位置，又称IGNITION2，指当钥匙拨到该档时，被接通的+12V电源称为“KL15”电源)供电。当倒车时，倒车档位信号会经输入处理电路中的档位信号电路送MCU中断，从而使MCU驱动直流微电机正转，此时活动盖板开始运动，摄像头也被移出；MCU根据位置传感器的信号实时计算活动盖板运动角度是否到位，到位后停止直流微电机工作；此时视频信号经视频处理模块处理后，送导航LCD显示。同理，当倒车挡位拨开，则MCU接收到信号后，控制切掉导航LCD的视频，控制摄像头55停止摄像，同时，MCU控制直流微电机反转，这样活动盖板将被闭合，摄像头也被移回到外壳壳体内；MCU再根据位置传感器来判断活动盖板是否被关闭，摄像头是否放置到位，进而控制直流微电机停止工作。

因为执行部件可能出现的惯性，在设定位置传感器的两个极限位置时，应留有适当的裕量。该裕量太小，不能保证活动盖板打开到位，关闭紧配；也不能太大，不然可能会造成机械死锁。

为防止系统工作状态中被意外断电，电控模块在KL15上电复位后，MCU将首先检测位置传感器的位置信号，如果在关闭状态，则整个系统处于待机状态；如果不在关闭位置，则自动启动关闭工作。

如果系统在执行过程中出现机械故障，如活动盖板开启/关闭过程中被异物卡住等意外情况，通过电机驱动电路中的电流检测功能，MCU将监测到电机过流现象，从而能立即就过载电机做出停止工作的判断，并触发报警灯指示关闭/开启异常。

鉴于本发明中，如图3所示，机电执行子系统的活动盖板2全部、外壳壳体1一部分是暴露在车体外部的，所以需要进行防冻处理。通过在外壳壳体1的配合面33上设置加热元件22，来获取化冻与烘干的目的。当MCU通过被放置在外壳壳体1内部的温度传感器12监测到的温度和从CAN总线获取的外部温度均低于设定温度时，MCU则通过加热处理电路分组控制加热元件22工作，整个加热化冻过程在一定时间内完成；并且加热温度被温度传感器12所感测，如果该温度已超过设定阀值，则MCU立即控制加热元件停止加热。

除了外部温度信号，电控模块还通过CAN总线获取车速信号，当车速大于设定阀值时，微控制器控制机电执行子系统停止工作。

现今的小汽车后部基本都有一个公司LOGO(徽标)，从背面看，该LOGO一般都位于整个汽车后平面的十字中心。本发明的可视辅助泊车系统，将汽车公司的LOGO置于机电执行子系统的活动盖板背向外壳壳体一侧，将机电执行子系统安装于汽车后部中央。基于机电一体化的设计构思，平时将摄像头收放在LOGO下的机电执行子系统外壳壳体中；当倒车时，电控模块驱动电机，摄像头被蜗轮蜗杆机构移出，将机械的直线运动转变为机械转角运动，到达设计位置时摄像头会被连杆机构可靠定位。此时一个移出的摄像头，便很轻松的将汽车后部，可视范围内的实景尽收“眼”底，从而实现真正意义上的倒车可视；倒车完毕后，电控模块控制机电执行子系统开始收合，摄像头被重新移放到机械壳体内，系统停止工作；如此循环。这里就视角的平面范围做一个说明：X正、负两个方向上，在摄像头的视角范围内，汽车尾部两侧对称的灯罩能被看到，当然，这跟摄像头的X方向视角有直接关系(130度应该能满足大部分车的要求)，另外跟汽车后部的曲面形状也有关系；Y正方向(100度应能满足要求)，在该摄像头的视角范围内，不应出现LOGO的任何边沿；Y负方向：在摄像头视角内的最下方找一个基准，比如大多数汽车尾部都会有的保险杠，该基准能直观清楚的让驾驶人员了解到汽车后方障碍物到车体距离的实况；从而实现倒车时安全、直观、开阔、实时的设计目的。

通过连杆机构，有效保证摄像头在到达设计位置后，被可靠定位，使摄像头的视角更灵活、更开阔；弹性元件吸收部分振动的机械特性充分保证了视频图像的质量。

可见，本发明直接克服了同类产品的最大问题——视角限制，根据具体规格的摄像头，X方向、Y方向能做到很开阔视角的范围；由于是通过机电执行子系统灵活的实现摄像头的收放，所以不存在其它产品对固定安装位置的限制；需要时直接获取影像，不存在因为中间隔有其他介质而使影像质量下降的问题；因为机电执行子系统已经作为模块化处理，所以较之现有技术方案的安装、维护都有很明显的易操作性，从而使生产与维护的成本降低。

本发明的可视辅助泊车系统，可以将汽车公司的LOGO贴于本发明的可视辅助泊车系统的机电执行子系统的活动盖板背向外壳壳体一侧的配合曲面上，将机电执行子系统安装于汽车后部中央，整个活动盖板的外形尺寸与LOGO基本相同。这样在活动盖板没有被打开时，从外部看汽车LOGO，与没有安装本发明的可视辅助泊车系统时的外观基本一致。

Claims (10)

1.一种可视辅助泊车系统，包括显示器、电控模块，电控模块包括微控制器及输入输出电路，其特征在于，该可视辅助泊车系统还包括机电执行子系统，机电执行子系统包括外壳壳体、活动盖板、摄像头、位置传感器、直流微电机、推杆，活动盖板通过转动轴与外壳壳体上部连接构成一容置空间；摄像头上部通过连杆同活动盖板靠近外壳壳体的一侧连接，下部通过限位片同外壳壳体下部的斜面连接；直流微电机、位置传感器固定在外壳壳体内，位置传感器监测活动盖板开合位置，推杆一端同活动盖板靠近外壳壳体一侧轴连接；在位置传感器监测到活动盖板同外壳壳体处于闭合状态时，如果微控制器接收到车辆档位转到倒档信号，则控制直流微电机开始工作，驱动推杆推动活动盖板绕转动轴打开，同时通过连杆带动摄像头移出外壳壳体，位置传感器监测到活动盖板打开到设定位置时，微控制器控制直流微电机停止工作，控制摄像头开机，并将拍摄到的图像经视频处理模块处理后在显示器上显示；在位置传感器监测到活动盖板同外壳壳体处于打开状态时，如果微控制器接收到车辆档位拨离倒档信号，就控制摄像头停止摄像，控制直流微电机工作，带动活动盖板同外壳壳体闭合，同时把摄像头移回到外壳壳体内，当监测位置传感器监测到活动盖板闭合到设定位置后，微控制器控制直流微电机停止工作。

2.根据权利要求1所述的可视辅助泊车系统，其特征在于，所述机电执行子系统的外壳壳体固定到车身上后，外壳壳体内部靠近地面的斜面外侧离地面较内侧离地面距离近。

3.根据权利要求1所述的可视辅助泊车系统，其特征在于，所述机电执行子系统的外壳壳体固定于车尾中间位置。

4.根据权利要求3所述的可视辅助泊车系统，其特征在于，所述机电执行子系统的活动盖板背向外壳壳体一侧有车的徽标。

5.根据权利要求1所述的可视辅助泊车系统，其特征在于，所述推杆一端同活动盖板靠近外壳壳体一侧轴连接，另一端同一蜗轮蜗杆的一端连接，蜗轮蜗杆的另一端连接直流微电机轴上的小齿轮，所述直流微电机工作时通过正转或反转，驱动蜗轮蜗杆推拉所述推杆，从而带动活动盖板同外壳壳体的开合。

6.根据权利要求1所述的可视辅助泊车系统，其特征在于，设置密封圈嵌在外壳壳体同活动盖板的配合面上，在活动盖板上留有密封槽，当活动盖板闭合到位时，活动盖板上的密封槽会与密封圈构成密闭配合。

7.根据权利要求1所述的可视辅助泊车系统，其特征在于，在机电执行子系统的外壳壳体内设置有温度传感器，在外壳壳体配合面上设置有加热元件，当外部温度低于设定温度时，微控制器控制加热元件工作，进行加热；当所述温度传感器检测到加热温度超过设定温度，则微控制器控制加热元件停止加热。

8.根据权利要求7所述的可视辅助泊车系统，其特征在于，当所述外壳壳体内的温度传感器监测到的温度和通过汽车CAN总线获取的外部温度均低于设定温度时，微控制器控制加热元件工作，进行加热。

9.根据权利要求1所述的可视辅助泊车系统，其特征在于，当车速大于设定值时，微控制器控制机电执行子系统停止工作。

10.根据权利要求1所述的可视辅助泊车系统，其特征在于，当微控制器加电后，首先会检测位置传感器传来的信号，以确认活动盖板是否被闭合到外壳壳体，如果活动盖板未闭合到外壳壳体，微控制器将控制直流微电机工作，进行一次或多次关闭动作，如果仍不能关闭，将输出报警信号。

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