第一章循迹小车黑线检测

循迹小车黑线检测一、背景自动导引车(AutomatedGuidedVehicle，AGV)是一种以电池为动力，装有非接触导向装置和独立寻址系统，无人驾驶并能完成一系列预定工作的自动化车辆。它能在计算机的监控下按指令自主驾驶。自动沿着规定的导引路径行驶，到达指定地点后完成一系列作业任务。该产品已经成为柔性生产线、柔性装配线、仓储物流自动化系统的重要设备。对于线路既定的AGV系统来讲，与CCD传感器相比，采用红外反射式传感器循迹在价格、数据处理方面有较大优势。本次制作采用红外反射式传感器作为循迹装置(简单化的AGV)完成小车的循迹，并在此基础上实现目标物的识别、信息获取和上传的功能。二、循迹电路的制作1、循迹常用方案1)分离式光电二极管2)反射式光电传感器3)激光传感器4)摄像头5)电磁导轨2、小车循迹原理该智能小车在画有黑线的白纸“路面”上行驶，由于黑线和白纸对光线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”—黑线。本次制作利用了简单、应用也比较普遍的检测方法——红外探测法。图1小车循迹跑道红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物理表面具有不同的反射性质的特点。在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色地面时发生漫发射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，则小车上的接收管接收不到信号。3、传感器选择市场上用于红外探测法的器件较多，可以利用反射式传感器外接简单电路自制探头，也可以使用结构简单、工作性能可靠的集成式红外探头。ST系列集成红外探头价格便宜、体积小、使用方便、性能可靠、用途广泛，所以该系统中最终选择了ST188反射传感器作为红外光的发射和接收器件，其内部结构和外接电路均较为简单，如图2所示：图2传感器电路ST188采用高发射功率红外光、电二极管和高灵敏光电晶体管组成，采用非接触式检测方式。ST188的检测距离很小，一般为8~15毫米，因为8毫米以下是它的检测盲区，而大于15毫米则很容易受干扰。经过多次测试、比较，发现把传感器安装在距离检测物表面10毫米时，检测效果最好。R1限制发射二极管的电流，发射管的电流和发射功率成正比，但受其极限输入正向电流50mA的影响，用R1=150的电阻作为限流电阻,Vcc=5V作为电源电压，测试发现发射功率完全能满足检测需要；可变电阻R2可限制接收电路的电流，一方面保护接收红外管；另一方面可调节检测电路的灵敏度。因为传感器输出端得到的是模拟电压信号，所以在输出端增加了比较器，先将ST188输出电压与2.5V进行比较，再送给单片机处理和控制。传感器的安装传感器的安装有很多种方法，这里面讲的方法不是最好的，希望同学们能开动脑筋自己分析，找出自己认为不错的方法。正确选择检测方法和传感器件是决定循迹效果的重要因素，而且正确的器件安装方法也是循迹电路好坏的一个重要因素。从简单、方便、可靠等角度出发，同时在底盘装设4个红外探测头，进行两级方向纠正控制，将大大提高其循迹的可靠性，具体位置分布如图3所示。图3红外探头的分布图图中循迹传感器全部在一条直线上。其中X1与Y1为第一级方向控制传感器，X2与Y2为第二级方向控制传感器，并且黑线同一边的两个传感器之间的宽度不得大于黑线的宽度。小车前进时，始终保持(如图3中所示的行走轨迹黑线)在X1和Y1这两个第一级传感器之间，当小车偏离黑线时，第一级传感器就能检测到黑线，把检测的信号送给小车的处理、控制系统，控制系统发出信号对小车轨迹予以纠正。第二级方向探测器实际是第一级的后备保护，它的存在是考虑到小车由于惯性过大会依旧偏离轨道，再次对小车的运动进行纠正，从而提高了小车循迹的可靠性。单片机软件控制单元此部分是整个小车运行的核心部件，起着控制小车所有运行状态的作用。其程序控制方框图如图4所示。图4系统的程序流程图小车进入循迹模式后，即开始不停地扫描与探测器连接的单片机I/O口，一旦检测到某个I/O口有信号变化，程序就进入判断程序，把相应的信号发送给电动机从而纠正小车的状态。三、参考资料1、红外传感器特性ST188外观图内部电路白色表面得到高反射LM324