CN106791716A - 移动式机器人图像采集系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种移动式机器人图像采集系统，包括设置在移动式机器人上的为该移动式机器人提供电能的供电电源，与该供电电源相连接且由该供电电源供电的中心控制器，同时与中心控制器和供电电源相连接的高清摄像头，以及串接在供电电源与高清摄像头之间的稳流电源电路。本发明提供一种移动式机器人图像采集系统，很好的稳定了对高清摄像头供电的电流，避免了供电波动对高清摄像头采集图像的影响，进一步提高了移动机器人图像采集及其图像辨识的效果。

Description

移动式机器人图像采集系统
技术领域
本发明涉及一种图像采集系统，具体是指一种移动式机器人图像采集系统。
背景技术
移动机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。
在研究的过程中发现，为了使得移动机器人的智能性更高，首先需要解决的就是“眼睛”的问题，只有提高了移动机器人对外部图像的辨识能力才能更好的提高其智能性与反应速度，为了解决移动机器人“眼睛”的问题，许多公司在研究过程中均是通过选用更好的高清摄像头来完成的，如此确实能够很好的提高移动机器人的对外部的辨识能力，提升其反应速度以及智能性。但是，经我司研究发现，如果只是单纯的采用高级的高清摄像头，而不配以相应的供电系统的话，该高清摄像头的拍摄清晰度将会受到供电电流的影响，与高清摄像头连接在同一供电电源上的设备用电时会导致该电源的供电产生波动，进而影响了高清摄像头对图片的正常采集，不利于提高移动机器人的辨识能力。
所以，如何让高清摄像头在移动机器人上发挥出更好的作用成为了行业内所需解决的一个问题，即需要稳定高清摄像头上输入的电流强度。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题，提供一种移动式机器人图像采集系统，很好的稳定了对高清摄像头供电的电流，避免了供电波动对高清摄像头采集图像的影响，进一步提高了移动机器人图像采集及其图像辨识的效果。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
移动式机器人图像采集系统，包括设置在移动式机器人上的为该移动式机器人提供电能的供电电源，与该供电电源相连接且由该供电电源供电的中心控制器，同时与中心控制器和供电电源相连接的高清摄像头，以及串接在供电电源与高清摄像头之间的稳流电源电路。
作为优选，所述供电电源为直流蓄电池。
作为优选，所述高清摄像头选用分辨率至少为1080P的高清摄像头。
进一步的，所述稳流电源电路由三端稳压器U1，三端稳压器U2，运算放大器P1，运算放大器P2，三极管VT1，三极管VT2，正极经电阻R13后与三端稳压器U1的Vin管脚相连接、负极接地的电容C1，正极与电容C1的负极相连接、负极经电阻R14后与三端稳压器U2的Vin管脚相连接的电容C2，正极与三端稳压器U1的Vin管脚相连接、负极与电容C1的负极相连接的电容C3，正极与电容C3的负极相连接、负极与三端稳压器U2的Vin管脚相连接的电容C4，正极与三端稳压器U1的Vout管脚相连接、负极与电容C3的负极相连接的电容C5，正极与电容C5的正极相连接、负极与三端稳压器U2的Vout管脚相连接的电容C6，一端经电阻R1后与电容C5的正极相连接、另一端接地、滑动端经电阻R2后与运算放大器P1的3管脚相连接的滑动变阻器RP1，与滑动变阻器RP1的两端并联设置的双向稳压管VZ，串接在运算放大器P1的1管脚和5管脚之间的电阻R3，串接在运算放大器P1的2管脚和6管脚之间的电阻R4，一端与运算放大器P1的2管脚相连接、另一端与运算放大器P2的2管脚相连接的电阻R5，一端与运算放大器P1的6管脚相连接、另一端与运算放大器P2的2管脚相连接的电阻R6，一端与运算放大器P2的3管脚相连接、另一端接地的电阻R7，串接在运算放大器P2的1管脚和5管脚之间的电阻R8，串接在运算放大器P2的2管脚和6管脚之间的电阻R9，一端与运算放大器P2的2管脚相连接、另一端与三极管VT2的发射极相连接的电阻10，一端与运算放大器P2的6管脚相连接、另一地与三极管VT1的基极相连接的电阻R11，以及一端与三极管VT2的发射极相连接、另一端接地的电阻R12组成；其中，三端稳压器U1的GND管脚同时与三端稳压器U2的GND管脚和电容C3的负极相连接，运算放大器P1的1管脚接地，运算放大器P2的1管脚接地，三极管VT1的发射极与三极管VT2的基极相连接，三极管VT1的集电极与三极管VT2的集电极相连接，运算放大器P1的7管脚同时与运算放大器P2的7管脚和电容C5的正极相连接，运算放大器P1的4管脚同时与运算放大器P2的4管脚和电容C6的负极相连接，电容C1的正极与电容C2的负极组成该稳流电源电路的电源输入端且与供电电池相连接，运算放大器P2的7管脚与三极管VT1的集电极组成该稳流电源电路的电源输出端且与高清摄像头相连接。
作为优选，所述三端稳压器U1的型号为7815，三端稳压器U2的型号为7915，运算放大器P1和运算放大器P2的型号均为F007，型号为F007的运算放大器的2管脚为正输入端、3管脚为负输入端、7管脚为正电源端、4管脚为负电源端、1管脚为OA1端、5管脚为OA2端、6管脚为输出端。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明设置有稳流电源电路，可以保证供电电源对高清摄像头供电的电流强度的稳定，避免了供电电源因同时对多个用电设备供电而导致供电电路中电流强度产生波动，进而使得高清摄像头不会因电流强度波动而导致图片采集发生异常，进一步保证了采集图片的质量，提高了移动式机器人的中心控制器对图片的辨识率与辨识效果。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明的增强保真电路的电路结构图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，移动式机器人图像采集系统，包括设置在移动式机器人上的为该移动式机器人提供电能的供电电源，与该供电电源相连接且由该供电电源供电的中心控制器，同时与中心控制器和供电电源相连接的高清摄像头，以及串接在供电电源与高清摄像头之间的稳流电源电路。
所述供电电源为直流蓄电池。该供电电源与中心控制器均为现有的成熟技术，在移动机器人中已被广泛使用，本领域技术人员对其已经熟知，在此便不进行赘述。
所述高清摄像头选用分辨率至少为1080P的高清摄像头。考虑到摄像头耗电以及成本的情况，若移动式机器人的运行环境的复杂程度不高，则采用分辨率为720P的摄像头即可。具体的摄像头也属于本领域技术人员的常规技术手段，只要与整体设备以及各项芯片之间无冲突即可，有考虑到如今的软硬件之间的各项兼容性都较高，出现不兼容的情况不超过3％，所以只要软硬件之间兼容即可，具体选择方式在此便不进行赘述。
如图2所示，所述稳流电源电路由三端稳压器U1，三端稳压器U2，运算放大器P1，运算放大器P2，三极管VT1，三极管VT2，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，电阻R7，电阻R8，电阻R9，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14，滑动变阻器RP1，双向稳压管VZ，电容C1，电容C2，电容C3，电容C4，电容C5，以及电容C6组成。
连接时，电容C1的正极经电阻R13后与三端稳压器U1的Vin管脚相连接、负极接地，电容C2的正极与电容C1的负极相连接、负极经电阻R14后与三端稳压器U2的Vin管脚相连接，电容C3的正极与三端稳压器U1的Vin管脚相连接、负极与电容C1的负极相连接，电容C4的正极与电容C3的负极相连接、负极与三端稳压器U2的Vin管脚相连接，电容C5的正极与三端稳压器U1的Vout管脚相连接、负极与电容C3的负极相连接，电容C6的正极与电容C5的正极相连接、负极与三端稳压器U2的Vout管脚相连接，滑动变阻器RP1的一端经电阻R1后与电容C5的正极相连接、另一端接地、滑动端经电阻R2后与运算放大器P1的3管脚相连接，双向稳压管VZ与滑动变阻器RP1的两端并联设置，电阻R3串接在运算放大器P1的1管脚和5管脚之间，电阻R4串接在运算放大器P1的2管脚和6管脚之间，电阻R5的一端与运算放大器P1的2管脚相连接、另一端与运算放大器P2的2管脚相连接，电阻R6的一端与运算放大器P1的6管脚相连接、另一端与运算放大器P2的2管脚相连接，电阻R7的一端与运算放大器P2的3管脚相连接、另一端接地，电阻R8串接在运算放大器P2的1管脚和5管脚之间，电阻R9串接在运算放大器P2的2管脚和6管脚之间，电阻10的一端与运算放大器P2的2管脚相连接、另一端与三极管VT2的发射极相连接，电阻R11的一端与运算放大器P2的6管脚相连接、另一地与三极管VT1的基极相连接，电阻R12的一端与三极管VT2的发射极相连接、另一端接地。
其中，三端稳压器U1的GND管脚同时与三端稳压器U2的GND管脚和电容C3的负极相连接，运算放大器P1的1管脚接地，运算放大器P2的1管脚接地，三极管VT1的发射极与三极管VT2的基极相连接，三极管VT1的集电极与三极管VT2的集电极相连接，运算放大器P1的7管脚同时与运算放大器P2的7管脚和电容C5的正极相连接，运算放大器P1的4管脚同时与运算放大器P2的4管脚和电容C6的负极相连接，电容C1的正极与电容C2的负极组成该稳流电源电路的电源输入端且与供电电池相连接，运算放大器P2的7管脚与三极管VT1的集电极组成该稳流电源电路的电源输出端且与高清摄像头相连接。
所述三端稳压器U1的型号为7815，三端稳压器U2的型号为7915，运算放大器P1和运算放大器P2的型号均为F007，型号为F007的运算放大器的2管脚为正输入端、3管脚为负输入端、7管脚为正电源端、4管脚为负电源端、1管脚为OA1端、5管脚为OA2端、6管脚为输出端。
电容C1、电容C3、电容C5、电阻R13和三端稳压器U1组成一个正向稳压供电电路，电流在电容C1、电容C3和电阻R13处进行滤波处理，接着再经过三端稳压器U1为电路提供一个稳定为+15V的电压值。其中，电容C1的容值为800μF，电容C3的容值为0.1μF，电容C5的容值为800μF，电阻R13的阻值为1KΩ。
另外，电容C2、电容C3、电容C5、电阻R14和三端稳压器U2组成一个逆向稳压供电电路，其原理与正向稳压供电电路相同，在此便不进行赘述。其中，电容C2的容值为800μF，电容C4的容值为0.1μF，电容C6的容值为800μF，电阻R14的阻值为1KΩ。
同时，供电电源的正极与电容C1的正极相连接、供电电源的负极与电容C2的负极相连接。
730Ω的电阻R1与滑动变阻器RP1和双向稳压管VZ共同组成一个电流调节电路，用以调节运算放大器P1的输入电流的大小，在实际使用时，使得相关的操作人员可以根据选用的摄像头的实际电流需求来调整该稳流电源电路的实际输出电流强度，以使得该电路的使用效果更加，可以更好的适应各种不同型号的摄像头。其中，双向稳压管VZ选用两个2DW7B型二极管对接而成，滑动变阻器RP1的最高阻值为1KΩ。
运算放大器P1、运算放大器P2以及其外围电路组成了一个压控稳流源电路。
电阻R3和电阻R8均选用3KΩ的电阻，且其作用分别是对运算放大器P1和运算放大器P2进行偏置调零。
运算放大器P1、运算放大器P2、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9和电阻R11，一起组成了一个放大器，能够将进入运算放大器P1的电路进行放大并输出至三极管VT1的基极上。其中，电阻R2的阻值为1.2KΩ，电阻R4和电阻R9的阻值均为2KΩ，电阻R6的阻值为1KΩ，电阻R7的阻值为680Ω，电阻R11的阻值为1.3KΩ。
三极管VT1和三极管VT2组成一个同极型达林顿管，其中三极管VT1和三极管VT2均选用型号为3DA87C的三极管，其作用是进行复合驱动输出，能够对输出的电流进行放大，并对上述的放大器进行信号的反馈。进行反馈的信号经2KΩ的电阻R10后反馈给运算放大器P2，同时再经过1KΩ的电阻R5后反馈给运算放大器P1，放大器根据运算放大器P1和运算放大器P2接收到的反馈信号自动调整输出电流的强度，以使得电路能够保持恒定的电流进行输出。同时，由于此处的电流反馈机制，使得进行反馈的电路结构的电阻被无限放大，进而相当于对后续的用电器施加了一个恒流源。在本申请中，此处通过电阻R5和电阻R10分别同时对运算放大器P1和运算放大器P2进行信号反馈，很好的提升了电路的总体反应速度，同时调整运算放大器P1和运算放大器P2的运行状态与输出情况。经过测试发现，通过上述的反馈方式，比仅将反馈信号通过一个电阻反馈至运算放大器P1处的反馈与调整速度能够提升30％以上，最快能达到接近50％。
为了确保电路的运行安全性与使用寿命，三端稳压器U1上需要设置一个散热装置，以避免其在运行时因温度过高而损坏，进一步提高了产品的使用寿命。
综上所述，该稳流电源电路可以保证供电电源对高清摄像头供电的电流强度的稳定，避免了供电电源因同时对多个用电设备供电而导致供电电路中电流强度产生波动，进而使得高清摄像头不会因电流强度波动而导致图片采集发生异常，进一步保证了采集图片的质量，提高了移动式机器人的中心控制器对图片的辨识率与辨识效果。
如上所述，便可很好的实现本发明。

Claims (5)

1.移动式机器人图像采集系统，其特征在于：包括设置在移动式机器人上的为该移动式机器人提供电能的供电电源，与该供电电源相连接且由该供电电源供电的中心控制器，同时与中心控制器和供电电源相连接的高清摄像头，以及串接在供电电源与高清摄像头之间的稳流电源电路。
2.根据权利要求1所述的移动式机器人图像采集系统，其特征在于：所述供电电源为直流蓄电池。
3.根据权利要求2所述的移动式机器人图像采集系统，其特征在于：所述高清摄像头选用分辨率至少为1080P的高清摄像头。
4.根据权利要求3所述的移动式机器人图像采集系统，其特征在于：所述稳流电源电路由三端稳压器U1，三端稳压器U2，运算放大器P1，运算放大器P2，三极管VT1，三极管VT2，正极经电阻R13后与三端稳压器U1的Vin管脚相连接、负极接地的电容C1，正极与电容C1的负极相连接、负极经电阻R14后与三端稳压器U2的Vin管脚相连接的电容C2，正极与三端稳压器U1的Vin管脚相连接、负极与电容C1的负极相连接的电容C3，正极与电容C3的负极相连接、负极与三端稳压器U2的Vin管脚相连接的电容C4，正极与三端稳压器U1的Vout管脚相连接、负极与电容C3的负极相连接的电容C5，正极与电容C5的正极相连接、负极与三端稳压器U2的Vout管脚相连接的电容C6，一端经电阻R1后与电容C5的正极相连接、另一端接地、滑动端经电阻R2后与运算放大器P1的3管脚相连接的滑动变阻器RP1，与滑动变阻器RP1的两端并联设置的双向稳压管VZ，串接在运算放大器P1的1管脚和5管脚之间的电阻R3，串接在运算放大器P1的2管脚和6管脚之间的电阻R4，一端与运算放大器P1的2管脚相连接、另一端与运算放大器P2的2管脚相连接的电阻R5，一端与运算放大器P1的6管脚相连接、另一端与运算放大器P2的2管脚相连接的电阻R6，一端与运算放大器P2的3管脚相连接、另一端接地的电阻R7，串接在运算放大器P2的1管脚和5管脚之间的电阻R8，串接在运算放大器P2的2管脚和6管脚之间的电阻R9，一端与运算放大器P2的2管脚相连接、另一端与三极管VT2的发射极相连接的电阻10，一端与运算放大器P2的6管脚相连接、另一地与三极管VT1的基极相连接的电阻R11，以及一端与三极管VT2的发射极相连接、另一端接地的电阻R12组成；其中，三端稳压器U1的GND管脚同时与三端稳压器U2的GND管脚和电容C3的负极相连接，运算放大器P1的1管脚接地，运算放大器P2的1管脚接地，三极管VT1的发射极与三极管VT2的基极相连接，三极管VT1的集电极与三极管VT2的集电极相连接，运算放大器P1的7管脚同时与运算放大器P2的7管脚和电容C5的正极相连接，运算放大器P1的4管脚同时与运算放大器P2的4管脚和电容C6的负极相连接，电容C1的正极与电容C2的负极组成该稳流电源电路的电源输入端且与供电电池相连接，运算放大器P2的7管脚与三极管VT1的集电极组成该稳流电源电路的电源输出端且与高清摄像头相连接。
5.根据权利要求4所述的移动式机器人图像采集系统，其特征在于：所述三端稳压器U1的型号为7815，三端稳压器U2的型号为7915，运算放大器P1和运算放大器P2的型号均为F007，型号为F007的运算放大器的2管脚为正输入端、3管脚为负输入端、7管脚为正电源端、4管脚为负电源端、1管脚为OA1端、5管脚为OA2端、6管脚为输出端。
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