基于激光掃描原理的路徑檢測方案
激光管驅(qū)動電路:用于驅(qū)動激光管發(fā)出激光束。由于激光管的輸出功率受溫度影響較大,故通常在激光管內(nèi)部設(shè)有一個(gè)光敏二極管,以監(jiān)測激光功率。驅(qū)動電路使用此光敏二極管的輸出信號構(gòu)成功率閉環(huán)控制電路,從而穩(wěn)定激光管的輸出功率。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/95474.htm振鏡驅(qū)動電路:振鏡驅(qū)動電路用于驅(qū)動電磁線圈產(chǎn)生大小、方向可控的磁力,作用在反射鏡背面的永磁鐵上,從而控制振鏡的往復(fù)運(yùn)行,形成掃描線。同時(shí),振鏡驅(qū)動電路還輸出一個(gè)用于指示掃描起始的同步信號,用于后續(xù)信息處理。
電流—電壓轉(zhuǎn)換電路(I/V轉(zhuǎn)換電路):光敏二極管所產(chǎn)生的是隨光強(qiáng)變化的電流,為便于后續(xù)電路處理,設(shè)置電流—電壓轉(zhuǎn)換電路,將光強(qiáng)轉(zhuǎn)換為電壓信號。
二值化:由光強(qiáng)轉(zhuǎn)換得到的電壓信號,經(jīng)過動態(tài)閾值比較器,轉(zhuǎn)換成0或1的二值化數(shù)字信號,分別指示了條碼中的黑線與白區(qū),最后由外部條碼解碼系統(tǒng)得到條碼信息。
硬件電路
電路設(shè)計(jì)目的
激光條碼掃描器輸出的信號并不能直接用于賽道路徑檢測,主要原因如下。
- 為了準(zhǔn)確檢測到寬度為mil級的條碼,激光掃描器的光源光斑直徑非常小,其二值化輸出信號對被測物十分敏感,以至于賽道上的黑斑、破損、縫隙等均可能導(dǎo)致錯(cuò)誤輸出,給后續(xù)的處理帶來了困難,也大大降低了可靠性。
- 出于安全考慮,小型激光條碼掃描器都使用小功率的半導(dǎo)體激光管,功率通常不會超過5mW,檢測距離有限,并且使用時(shí)要求光束盡可能與條碼面垂直,以獲得足夠的反射光。為了使小車獲得足夠的前瞻,我們希望其檢測距離能達(dá)到70cm左右(自車頭開始計(jì)),并且為了穩(wěn)定重心,希望掃描器的安裝位置盡可能低,這勢必增大掃描線與賽道垂直面間的夾角,掃描器的反射光將大幅減少,使掃描器的檢測距離與要求相差甚遠(yuǎn)。
為了解決這些問題,我們僅利用掃描器的光學(xué)系統(tǒng)和振鏡驅(qū)動電路,自行設(shè)計(jì)其他附屬電路,主要設(shè)計(jì)如下。
- 直接從掃描器中的I/V轉(zhuǎn)換電路引出光強(qiáng)信號,結(jié)合其掃描同步信號,利用自行設(shè)計(jì)的電路完成賽道檢測的硬件電路部分。
- 將原掃描器上的小功率激光二極管更換成相同波長、同種封裝的大功率激光二極管。我們使用的是50mW的激光二極管,但原先的驅(qū)動電路不能與之匹配,故自行設(shè)計(jì)了激光驅(qū)動電路,并稍稍調(diào)整激光二極管的安裝位置,有意使其偏離準(zhǔn)直透鏡的焦點(diǎn)位置,從而使掃描線適當(dāng)加粗,降低掃描器對干擾目標(biāo)的敏感度。
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