機器(qi)(qi)人障礙檢測系(xi)統控制(zhi)板關系(xi)著運動的(de)智能化程(cheng)度，本案(an)(an)例中(zhong)的(de)機器(qi)(qi)人障礙檢測控制(zhi)方案(an)(an)基于ARM處(chu)理器(qi)(qi)、視覺傳感(gan)器(qi)(qi)設計。

系統總體方案設計

根據(ju)系(xi)統的(de)功能(neng)需求，設計了以(yi)嵌入式系(xi)統為(wei)核(he)心(xin)，以(yi)ARM處理(li)器(qi)為(wei)主控制器(qi)，以(yi)視覺傳感器(qi)檢測障礙(ai)的(de)機器(qi)人障礙(ai)檢測系(xi)統方案(an)。機器(qi)人障礙(ai)檢測系(xi)統總(zong)體(ti)(ti)方案(an)框圖的(de)整(zheng)體(ti)(ti)框如圖

機(ji)器(qi)人障礙(ai)(ai)檢(jian)測(ce)系(xi)統(tong)整(zheng)體結構由ARM嵌(qian)(qian)入(ru)式(shi)系(xi)統(tong)、視覺模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)、電(dian)(dian)源(yuan)模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)、存儲(chu)模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)、調(diao)試(shi)模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)組(zu)成(cheng)。ARM嵌(qian)(qian)入(ru)式(shi)系(xi)統(tong)作為(wei)系(xi)統(tong)的(de)核(he)心部分，主要(yao)負責協調(diao)系(xi)統(tong)各(ge)模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)的(de)運行；清潔(jie)運行中需要(yao)時刻感知環境信息，通過視覺模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)進行視頻圖(tu)像(xiang)采集，將(jiang)采集的(de)圖(tu)像(xiang)存放(fang)在存儲(chu)模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)，經過嵌(qian)(qian)入(ru)式(shi)系(xi)統(tong)處(chu)理，實現(xian)清潔(jie)的(de)障礙(ai)(ai)檢(jian)測(ce)。電(dian)(dian)源(yuan)模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)提供系(xi)統(tong)各(ge)模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)的(de)電(dian)(dian)源(yuan)需求。調(diao)試(shi)模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)通過調(diao)試(shi)工具實現(xian)系(xi)統(tong)的(de)開(kai)發調(diao)試(shi)。RS232接(jie)口(kou)作為(wei)PC機(ji)與嵌(qian)(qian)入(ru)式(shi)系(xi)統(tong)串口(kou)通訊接(jie)口(kou)。

視覺障礙檢測方案設計

由(you)于全景下的障礙檢測(ce)(ce)算法復雜度(du)高(gao)、難度(du)大、硬件設備要求高(gao)、開(kai)發周期長等因素，本文(wen)(wen)基于局部(bu)區域(yu)的視覺傳(chuan)感器障礙檢測(ce)(ce)。在局部(bu)區域(yu)內，一般障礙物(wu)與(yu)(yu)地面(mian)有非常明顯的交界線，因此(ci)本文(wen)(wen)通過檢測(ce)(ce)障礙物(wu)與(yu)(yu)地面(mian)交界線的這一顯著特征進行障礙檢測(ce)(ce)。

視覺障礙檢測整體方案

視覺模(mo)塊主要(yao)任(ren)務是通(tong)過單目視覺進(jin)行(xing)障礙檢測，視覺障礙檢測的(de)整體(ti)結構示意圖如圖。

視覺模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)子系(xi)統主要(yao)包括圖像采集(ji)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)、障(zhang)礙檢(jian)測模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)及障(zhang)礙定位(wei)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)。

1. 圖像采集(ji)模塊(kuai)。通過視覺傳(chuan)感器(qi)采集(ji)環境信息，是清潔障礙檢測的(de)前提(ti)工作。

2. 障(zhang)礙(ai)檢(jian)測模塊。實(shi)現(xian)檢(jian)測障(zhang)礙(ai)功能(neng)，通過(guo)圖像處(chu)理及理解等方法(fa)，檢(jian)測環境中是否存在障(zhang)礙(ai)物。

3. 障(zhang)礙定位(wei)模(mo)塊。實現(xian)障(zhang)礙物的測距功能，通過攝像機成像模(mo)型(xing)方(fang)法，完成對障(zhang)礙物的測距定位(wei)。

障礙檢測及定位模塊實現方案

在局部(bu)區域(yu)內，一般障礙物與(yu)地(di)面(mian)具有明顯(xian)的交(jiao)界線，因此(ci)，可(ke)以通過檢測交(jiao)界線進行障礙檢測障礙檢測基本流程圖如圖。

首先對原始圖像進(jin)行(xing)圖像預處(chu)理，其次通過邊緣檢測方法提取(qu)障(zhang)礙與地面的交界線特征，然后(hou)判斷是否存在(zai)障(zhang)礙物，如果存在(zai)障(zhang)礙物，最后(hou)通過Hough變換(huan)標(biao)示出障(zhang)礙物區域。

障礙定位模塊實現方案

障(zhang)礙定(ding)位模塊的(de)功能是實現障(zhang)礙物的(de)位置(zhi)測(ce)量，本文根據攝像(xiang)機透視成(cheng)像(xiang)模型的(de)方法進行測(ce)距(ju)，該模型將(jiang)圖(tu)像(xiang)坐標轉換成(cheng)世界坐標，實現障(zhang)礙物的(de)定(ding)位功能。

透視模(mo)型(xing)是最常用的攝像(xiang)機投影模(mo)型(xing)，可以用小(xiao)孔成(cheng)像(xiang)模(mo)型(xing)簡化如圖。

ABCD為(wei)攝(she)像(xiang)機(ji)(ji)拍攝(she)到的地(di)面上梯形區域，O點為(wei)攝(she)像(xiang)機(ji)(ji)鏡頭中心點，G點為(wei)攝(she)像(xiang)機(ji)(ji)光軸和地(di)面的交點，O點為(wei)O點在地(di)平(ping)面上的垂(chui)直投影。a、b、C、d、g分別(bie)為(wei)A、B、C、D、G在圖像(xiang)平(ping)面的對應點。

軟硬件整體設計

硬件總體設計

根據系統的(de)總體方案，為實(shi)現(xian)嵌(qian)入式系統的(de)功(gong)能，提(ti)出了滿足系統需求的(de)硬件總體設計(ji)方案，其整體框圖如圖。

根據系(xi)統功能需(xu)求及模(mo)塊(kuai)化(hua)結構設計(ji)(ji)的思(si)想，機器人障礙(ai)檢測控制系(xi)統硬件模(mo)塊(kuai)設計(ji)(ji)是：

1. 嵌(qian)入(ru)式最小(xiao)系(xi)統模(mo)塊(kuai)，包括(kuo)晶振電(dian)路(lu)(lu)、時(shi)鐘電(dian)路(lu)(lu)、Flash、SDRAM電(dian)路(lu)(lu)等。

2. USB接口模塊(kuai)，該模塊(kuai)主(zhu)要是(shi)通過USB外接USB攝像頭進行(xing)圖像采集與圖片傳輸。

3. RS232接口模(mo)塊(kuai)(kuai)，該模(mo)塊(kuai)(kuai)實現(xian)宿(su)主機與目(mu)標機的(de)串(chuan)口通訊，進行嵌入(ru)式(shi)系(xi)統開(kai)發。

4. 電源模塊，該模塊為系統各芯(xin)片及元器(qi)件提供所需電源。

軟件總體設計

系統(tong)采用Linux嵌入式操作系統(tong)作為(wei)S3C244O軟(ruan)件開發平臺，軟(ruan)件設(she)計(ji)主要包括圖像采集(ji)程(cheng)序、圖像處理及(ji)障礙定(ding)位程(cheng)序設(she)計(ji)，主程(cheng)序的流(liu)程(cheng)如圖。

1)圖像采集程序設(she)計。基(ji)于Video4Linux2API。Linux系統(tong)中的(de)視頻(pin)(pin)子系統(tong)Video4Linux為視頻(pin)(pin)應(ying)用程序提(ti)供了一套統(tong)一的(de)API，視頻(pin)(pin)應(ying)用程序通過標準的(de)系統(tong)調用即可操作各種(zhong)不同的(de)視頻(pin)(pin)捕獲(huo)設(she)備。

2)圖像處理(li)程序設(she)計。根據(ju)系統(tong)的(de)障(zhang)礙(ai)檢測算法，設(she)計出能夠實現障(zhang)礙(ai)檢測的(de)軟件(jian)程序。

3)障礙(ai)定(ding)位(wei)程序設(she)計。根據系(xi)統的障礙(ai)定(ding)位(wei)方案，提取出圖(tu)像坐標(biao)，進而轉換成世界(jie)坐標(biao)系(xi)實現障礙(ai)物的定(ding)位(wei)功能。

PCBA加工產能

制造能力	PCBA服務	設備清單
4條SMT生產線	電路板類型（盲埋孔、阻抗、厚銅、HDI）	Fuji CP8 Series SMT貼片機
2條DIP插件生產線	工藝類別（SMT/DIP）	全自動錫膏印刷機
0201元件貼裝	ICT測試	10溫區回流焊
0.25mm BGA	FCT功能測試	AOI光學檢測儀
SMT 400萬點/日	BIT老化測試	波峰焊（有鉛、無鉛）
DIP 100萬點/日	Box Building成品組裝	ICT測試工作臺

PCBA工藝能力

項目			批量加工	打樣
PCBA加工SMT工藝能力	長*寬	最小尺寸	50*30
		最大尺寸	150*350	最大邊長低于800mm
	厚度	最低厚度	0.8
		最高厚度	5
PCBA加工DIP工藝能力	長*寬	最小尺寸	50*30
		最大尺寸	500*350	最大邊長低于1000mm
	厚度	最低厚度	0.8
		最高厚度	5
PCBA貼片加工元件規格	規格大小	最小規格	0603（0201） 0402（）
		最大尺寸	45*45	68*68
		元件厚度	25.4
	QFP封裝	最小腳距	0.4	0.3
	BGA封裝	最小腳距	0.5	0.3

PCBA交期說明

項目	加工數量
	少于100件	100-1000件	多于1000件
交期	少于3天	少于5天	3天開始交貨
備注	SMT快件(jian)最快8小時交付； 合(he)格率保證在99%以(yi)上； 交(jiao)期(qi)計(ji)(ji)算(suan)從(cong)客(ke)戶資料、物(wu)料確認完畢后開始計(ji)(ji)算(suan)