光電組技術設計報告(編輯修改稿)
2025-08-29 23:44 本頁面
【文章內容簡介】 量，將采集的每個像素點的電壓減去暗電壓就可以了，該方法已經驗證可行，讀者也可以實踐。曝光時間自適應策略如果競賽環(huán)境各個方向的光線均勻一致，我們可以在賽車出發(fā)前根據(jù)環(huán)境光線調節(jié)一個合理的曝光時間，以得到合理的輸出，這樣賽車就能采用一個固定的曝光時間跑完全程。但是這是最理想的情況，實際比賽環(huán)境遠沒有假設的這么理想，實際比賽場館會有窗戶，賽道頂上也可能有燈，因此賽車的前進方向正對窗戶和背對窗戶不能采用同一曝光參數(shù)，電燈下和里燈較遠處也不能采用相同曝光參數(shù)。換句話說要想賽車完整跑完全程需要適時地、動態(tài)的調整曝光參數(shù)。以下就藍宙電子研究的曝光時間自適應策略跟大家做一個介紹，策略示意圖如下： 線性 CCD 模塊的曝光時間，反饋是線性CCD 感應到的曝光量。調節(jié)的目標是設定曝光量。控制器的工作原理是將設定的曝光量減去實際曝光量，差值即為曝光量的偏差e，曝光量調節(jié)器用Kp 乘以e 再加上上次的曝光時間作為新的曝光時間進行曝光，曝光時間調整后直接影響實際反饋的曝光量。如此反復進行調節(jié)就能達到適應環(huán)境光的目的。需要大家注意的是實際曝光量并不是某一個像素的曝光量，因為單個像素是無法反應環(huán)境光強度的，實際曝光量應該是一段時間和一定像素點強度的函數(shù)。藍宙電子的做法是取一次采集到的128個像素電壓的平均值作為曝光量當量，設定的曝光量也就是設定的128像素點平均電壓。采用該策略后線性CCD采集到電壓值在正常的智能車運行環(huán)境中都能保持在合理范圍內?！〖铀俣扔嫼屯勇輧x 加速度計加速度傳感器可以測量由地球引力作用或者物體運動所產生的加速度。競賽規(guī)則規(guī)定如果車模使用加速度傳感器必須使用飛思卡爾公司產生的加速度傳感器。該系列的傳感器采用了半導體表面微機械加工和集成電路技術，傳感器體積小，重量輕。由于加速度使得機械懸臂與兩個電極之間的距離發(fā)生變化，從而改變了兩個電容的參數(shù)。通過集成的開關電容放大電路量測電容參數(shù)的變化，形成了與加速度成正比的電壓輸出。MMA7260是一款三軸低g半導體加速度計，可以同時輸出三個方向上的加速度模擬信號。通過設置可以使得MMA7260各軸信號最大輸出靈敏度為800mV/g ，這個信號無需要在進行放大，直接可以送到單片機進行 AD轉換。圖26 MMA7260 三軸加速度傳感器只需要測量其中一個方向上的加速度值，就可以計算出車模傾角，比如使用Z 軸方向上的加速度信號。車模直立時，固定加速度器在 Z 軸水平方向，此時輸出信號為零偏電壓信號。當車模發(fā)生傾斜時，重力加速度 g 便會在Z 軸方向形成加速度分量，從而引起該軸輸出電壓變化。變化的規(guī)律為：式中，g為重力加速度，θ為車模傾角；為加速度傳感器靈敏度系數(shù)系數(shù)。當傾角θ比較小的時候，輸出電壓的變化可以近似與傾角成正比。似乎只需要加速度就可以獲得車模的傾角，再對此信號進行微分便可以獲得傾角速度。但在實際車模運行過程中，由于車模本身的擺動所產生的加速度會產生很大的干擾信號，它疊加在上述測量信號上使得輸出信號無法準確反映車模的傾角，車模運動產生的加速度使得輸出電壓在實際傾角電壓附近波動，為了減少運動引起的干擾，加速度傳感器安裝的高度越低越好?！⊥勇輧x陀螺儀可以用來測量物體的旋轉角速度。競賽允許選用村田公司出品的ENC03 系列的加速度傳感器。它利用了旋轉坐標系中的物體會受到科里奧利力的原理，在器件中利用壓電陶瓷做成振動單元。當旋轉器件時會改變振動頻率從而反映出物體旋轉的角速度。圖27 陀螺儀官方參考電路在車模上安裝陀螺儀，可以測量車模傾斜角速度，將角速度信號進行積分便可以得到車模的傾角。由于陀螺儀輸出的是車模的角速度，不會受到車體運動的影響，因此該信號中噪聲很小。車模的角度又是通過對角速度積分而得，這可進一步平滑信號，從而使得角度信號更加穩(wěn)定。因此車?？刂扑枰慕嵌群徒撬俣瓤梢允褂猛勇輧x所得到的信號?！∷俣葌鞲衅鳛榱耸沟弥悄苘嚹軌蚱椒€(wěn)地沿賽道導引線運行，需要比較精確地控制車速，使智能車在急轉彎時不會由于速度過快而沖出跑道。根據(jù)自動控制原理可以知道閉環(huán)的系統(tǒng)一般比較穩(wěn)定，通過一定的方法實時測量
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