CN208239889U - 一种用于探测及三维空间图像重构的智能车控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于探测及三维空间图像重构的智能车控制系统，包括智能车和上位机，所述智能车包括角度探测模块、距离探测模块、反馈调节模块、通讯模块和主控芯片；所述上位机通过通讯模块连接到主控芯片，所述角度探测模块和距离探测模块的输出端均连接到主控芯片，所述反馈调节模块分别连接到角度探测模块和距离探测模块。本实用新型可同时获取环境下的距离及角度数据，并实时调节智能车的相对位置，因此三维图像重构的还原型较好，并且能够减小探测误差。
Description
技术领域
本实用新型涉及环境探测领域，尤其是一种用于探测及三维空间图像重构的智能车控制系统。
背景技术
环境探测技术是针对环境进行数据探测提取的一种技术，由于涉及到能源、环境等各个与人类生活息息相关的部分，因此是现代各国政府或科研机构重点研究的项目，其中基于智能车的探测系统即是其中的一种。目前的智能车探测系统一般着重于探测环境总体深度、长度，比如管道或岩洞深度等，但忽略了对于环境地貌的整体探测，基于这些数据不能很好地了解该环境的实际特点，并且在探测时无法实时调节智能车的行进位置，而在实际中由于环境地貌可能会在行进过程中不断变化，若不及时调节智能车位置，则智能车可能会出现错误的位置偏移，相应地，探测误差会增大，探测精度也会下降。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种用于探测及三维空间图像重构的智能车控制系统，可同时获取环境下的距离及角度数据，并实时调节智能车的相对位置。
为了弥补现有技术的不足，本实用新型采用的技术方案是：
一种用于探测及三维空间图像重构的智能车控制系统，包括智能车和上位机，所述智能车包括用于探测并获取智能车在测量空间内轴向的角度数据的角度探测模块、用于探测并获取智能车在测量空间内的距离数据的距离探测模块、用于调节智能车在测量空间内的相对位置的反馈调节模块、用于上传角度及距离数据的通讯模块和用于统筹控制的主控芯片；所述上位机通过通讯模块连接到主控芯片，所述角度探测模块和距离探测模块的输出端均连接到主控芯片，所述反馈调节模块分别连接到角度探测模块和距离探测模块。
进一步，所述反馈调节模块包括PID调节器、驱动电机和电机驱动芯片，所述PID调节器分别连接到距离探测模块、角度探测模块和电机驱动芯片，所述驱动电机分别连接到电机驱动芯片和角度探测模块。
进一步，所述智能车还包括用于为主控芯片及各模块器件提供电源的稳压电源模块，所述稳压电源模块与主控芯片连接。
进一步，所述智能车还包括用于对采集到的距离及角度数据进行滤波处理的滤波模块，所述滤波模块的输入端连接到主控芯片。
进一步，所述智能车还包括复位模块和晶振模块，所述复位模块和晶振模块分别连接到主控芯片的复位端OSCIN和晶振端OSCOUT。
进一步，所述智能车还包括用于在智能车出现故障时发出警报的报警模块，所述报警模块连接到主控芯片。
进一步，所述电机驱动芯片采用TB6612SSOP24芯片。
进一步，所述上位机为计算机。
进一步，所述主控芯片采用STM32F103系列芯片。
进一步，所述距离探测模块采用红外测距传感器，型号为GP2Y0A21YK0F；所述角度探测模块采用MPU6050芯片。
本实用新型的有益效果是：利用距离探测模块和角度探测模块可获取到较为完整的环境参数，同时在探测过程中通过反馈调节模块可实时调节智能车的位置，尽量使其在行进路线的中间位置，以减小误差；通过多次调节及探测后就将最终获取的数据送至主控芯片，进一步主控芯片通过通讯模块将其上送至上位机，由上位机读取这些数据并根据这些数据实现三维空间图像重构。本实用新型可同时获取环境下的距离及角度数据，并实时调节智能车的相对位置，因此在三维图像重构时能够尽量还原该环境的特点，并且能够减小探测误差。
附图说明
下面结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的实施方案。
图1是本实用新型的系统结构示意图；
图2是本实用新型的闭环控制系统的结构示意图；
图3是本实用新型的主控芯片的电路原理图。
具体实施方式
参照图1和图3，本实用新型的一种用于探测及三维空间图像重构的智能车控制系统，包括智能车和上位机11，所述智能车包括用于探测并获取智能车在测量空间内轴向的角度数据的角度探测模块9、用于探测并获取智能车在测量空间内的距离数据的距离探测模块10、用于调节智能车在测量空间内的相对位置的反馈调节模块8、用于上传角度及距离数据的通讯模块7和用于统筹控制的主控芯片6；所述上位机11通过通讯模块7连接到主控芯片6，所述角度探测模块9和距离探测模块10的输出端均连接到主控芯片6，所述反馈调节模块8分别连接到角度探测模块9和距离探测模块10。
具体地，主控芯片6采用ARM公司开发的Cortex-M3内核STM32F103系列，其最高工作频率可达72MHZ，优点是高性能，低成本，低功耗。
距离探测模块10采用夏普红外测距传感器，型号为GP2Y0A21YK0F，其距离测量范围为10-80cm，可对不同大小的空间进行测量，同时可更换不同检测距离的传感器，以满足操作人员对探测的要求。
角度探测模块9采用MPU6050芯片，基于DMP采集角度数据，可准确采集每个轴的角度值，从而可高精度、快速地获得每一时刻的位置信息，并为三维坐标构建提供准确的位置信息。
通讯模块7采用HC-05蓝牙模块，最高传输波特率可达115200，传输距离达10M，数据传输成功率比NRF传输模块高。
利用距离探测模块10和角度探测模块9可获取到较为完整的环境参数，同时在探测过程中通过反馈调节模块8可实时调节智能车的位置，尽量使其在行进路线的中间位置，以减小误差；通过多次调节及探测后就将最终获取的数据送至主控芯片6，进一步主控芯片6通过通讯模块7将其上送至上位机11，由上位机11读取这些数据并根据这些数据实现三维空间图像重构。本实用新型可同时获取环境下的距离及角度数据，并实时调节智能车的相对位置，因此在三维图像重构时能够尽量还原该环境的特点，并且能够减小探测误差。
其中，参照图1和图2，所述反馈调节模块8包括PID调节器81、驱动电机82和电机驱动芯片83，所述PID调节器81分别连接到距离探测模块10、角度探测模块9和电机驱动芯片83，所述驱动电机82分别连接到电机驱动芯片83和角度探测模块9。
具体地，反馈调节模块8与距离探测模块10和角度探测模块9一起组成了闭环控制系统，可通过反馈量来对智能车进行调节，从而确保智能车尽量在空间内的中间位置；在采集到数据后，距离探测模块10内置转换系统，可将距离转换为角度值并将其与设定的角度值比较，无论高或低，下一级的PID调节器81都会对其进行适应调节，然后输出PID参数到驱动电机82，进一步由驱动电机82对角度探测模块9驱动，而角度探测模块9的采集角度值同样会反馈给PID调节器81，以此循环，直至其等于或接近设定的角度值；可见，经过不限次数的反馈处理，能够将PID增量控制得更加稳定，有利于减弱误差的积累，以便于取得更合理的采集数据值；所述电机驱动芯片83采用TB6612SSOP24芯片，为双驱动，可驱动两个电机，并且散热性能好。
其中，参照图1，所述智能车还包括用于为主控芯片6及各模块器件提供电源的稳压电源模块1，所述稳压电源模块1与主控芯片6连接，稳压电源模块1主要采用AMS117稳压芯片，可将外部电压降为5V和3.3V,从而为系统中元件提供稳定电源；其最大特点是输入工作电压可达20V,具有限流功能和过热切断，同时具有1％的精度值。
其中，参照图1，所述智能车还包括用于对采集到的距离及角度数据进行滤波处理的滤波模块2，所述滤波模块2的输入端连接到主控芯片6；滤波模块2的设置保证了数据的稳定性，方便其被后端的上位机11识别，从而可更好地进行三维空间图像重构。
其中，参照图1，所述智能车还包括复位模块3和晶振模块4，所述复位模块3和晶振模块4分别连接到主控芯片6的复位端OSCIN和晶振端OSCOUT；复位模块3可在一次数据检测或传送之后实现复位，以便下一次流程的开始，晶振模块4保证了主控芯片6的稳定驱动。
其中，参照图1，所述智能车还包括用于在智能车出现故障时发出警报的报警模块5，所述报警模块5连接到主控芯片6；设置报警模块5的作用是在异常情况下可及时通知到操作人员，以防止不必要的损失。
以上内容对本实用新型的较佳实施例和基本原理作了详细论述，但本实用新型并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员应该了解在不违背本实用新型精神的前提下还会有各种等同变形和替换，这些等同变形和替换都落入要求保护的本实用新型范围内。
Claims (9)
1.一种用于探测及三维空间图像重构的智能车控制系统，包括智能车和上位机(11)，其特征在于：所述智能车包括用于探测并获取智能车在测量空间内轴向的角度数据的角度探测模块(9)、用于探测并获取智能车在测量空间内的距离数据的距离探测模块(10)、用于调节智能车在测量空间内的相对位置的反馈调节模块(8)、用于上传角度及距离数据的通讯模块(7)和用于统筹控制的主控芯片(6)；所述上位机(11)通过通讯模块(7)连接到主控芯片(6)，所述角度探测模块(9)和距离探测模块(10)的输出端均连接到主控芯片(6)，所述反馈调节模块(8)分别连接到角度探测模块(9)和距离探测模块(10)。
2.根据权利要求1所述的一种用于探测及三维空间图像重构的智能车控制系统，其特征在于：所述反馈调节模块(8)包括PID调节器(81)、驱动电机(82)和电机驱动芯片(83)，所述PID调节器(81)分别连接到距离探测模块(10)、角度探测模块(9)和电机驱动芯片(83)，所述驱动电机(82)分别连接到电机驱动芯片(83)和角度探测模块(9)。
3.根据权利要求1所述的一种用于探测及三维空间图像重构的智能车控制系统，其特征在于：所述智能车还包括用于为主控芯片(6)及各模块器件提供电源的稳压电源模块(1)，所述稳压电源模块(1)与主控芯片(6)连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于探测及三维空间图像重构的智能车控制系统，其特征在于：所述智能车还包括用于对采集到的距离及角度数据进行滤波处理的滤波模块(2)，所述滤波模块(2)的输入端连接到主控芯片(6)。
5.根据权利要求1所述的一种用于探测及三维空间图像重构的智能车控制系统，其特征在于：所述智能车还包括复位模块(3)和晶振模块(4)，所述复位模块(3)和晶振模块(4)分别连接到主控芯片(6)的复位端OSCIN和晶振端OSCOUT。
6.根据权利要求1所述的一种用于探测及三维空间图像重构的智能车控制系统，其特征在于：所述智能车还包括用于在智能车出现故障时发出警报的报警模块(5)，所述报警模块(5)连接到主控芯片(6)。
7.根据权利要求2所述的一种用于探测及三维空间图像重构的智能车控制系统，其特征在于：所述电机驱动芯片(83)采用TB6612SSOP24芯片。
8.根据权利要求1所述的一种用于探测及三维空间图像重构的智能车控制系统，其特征在于：所述主控芯片(6)采用STM32F103系列芯片。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种用于探测及三维空间图像重构的智能车控制系统，其特征在于：所述距离探测模块(10)采用红外测距传感器，型号为GP2Y0A21YK0F；所述角度探测模块(9)采用MPU6050芯片。
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| CN201820711292.3U CN208239889U (zh) | 2018-05-14 | 2018-05-14 | 一种用于探测及三维空间图像重构的智能车控制系统 |
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ID=64579410
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108415439A (zh) * | 2018-05-14 | 2018-08-17 | 五邑大学 | 一种用于探测及三维空间图像重构的智能车控制系统 |
| CN111220093A (zh) * | 2020-02-24 | 2020-06-02 | 五邑大学 | 一种具有三维视觉的小车图像识别方法、装置及存储介质 |
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- 2018-05-14 CN CN201820711292.3U patent/CN208239889U/zh active Active
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