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[讨论] 两轮自平衡小车的线性CCD循迹总结 |
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本帖最后由 开在边缘 于 2020-7-2 19:50 编辑 继之前的两轮自平衡小车的制作总结（https://mc.dfrobot.com.cn/thread-305939-1-1.html），这次新增了线性CCD循迹功能。选用的线性CCD是常用的TSL1401CL，配120度广角镜头，另外买了一根碳纤圆棒，外径6mm，内径4mm。 首先打印底座和支架   插个题外话，show一下自己的3D打印机。爷爷级的，2014年上市的家用级的3D打印机，三纬的da Vinci 1.0。  原厂的固件和软件简直就是烂成一坨屎，后来刷了Repetier 0.92的固件，再把主板上的SD卡引到机器外部。制图我一般都是用AutoCAD，切片软件是Simplify3D，保存gcode文件后copy到SD卡上就可以愉快的脱机打印了。 安装好的样子，CCD可以装在上端，也可以装在下端   后期调试的时候发现，在弱光环境下，CCD简直就是一个瞎子，就算是运放输出，也是一个白内障，所以又加了一个简单的照明   TSL1401CL的操作方式网上有很多介绍，这里就不再重复了。重点说说我的二值化算法，先看CCD的输出：   第一步要计算出二值化的阀值，最简单的就是找到最大值和最小值，然后取个平均值。但是原始数据有可能存在毛刺，就像上面第二张图，明显左侧有不正常的亮光，如果直接取平均值，那么阀值就会偏高。所以我先做了一次滤波，把毛刺去掉，然后像体育赛事打分一样，去掉几个最高分，再去掉几个最低分，尽量避免毛刺带来的影响，然后再取平均值，这样效果就明显好多了。 第二步，根据阀值进行二值化，最简单的就是高于阀值就是1，低于阀值就是0。这样做有一个明显的缺点，就是左右两侧的数值，会因为光照以及广角镜头畸变的原因，导致数值偏低，很有可能会低于阀值，被误认为是0。我根据阀值进行二值化后，多做了一个校验，就是看数值的曲线是不是平滑过渡的，如果是平滑过渡的，那就不认为是低于阀值，如果数值的曲线发生了突变，才认为是低于阀值。 第三步，对二值化后的数据，再做一次滤波，去除毛刺。 第四步，从上次的中值位置开始，往前往后同时寻找上升沿，找到上升沿后，再往后寻找下降沿，然后两者取平均值就是中值了。 第五步，如果没有寻找到上升沿和下降沿，那么判断之前一次的中值位置偏差是不是很大。如果很大，那么就表示因为弯道太急，速度太快，导致冲出弯道了，这时候就需要继续采用上一次的中值位置。 第六步，根据中值位置的偏差，进行PID计算。 先看看调试的过程，尽管我知道最好不要插着线调试，但是奈何串口输出数据简单明了啊。结果不出我所料，翻车了，又一次把开发板上的USB口给撅下来了，还好开发板便宜啊。 https://v.youku.com/v_show/id_XNDczNTUzNzQ4NA==.html 调试的差不多了，先试试简单的，黑线边界，当中白色区域做为道路 https://v.youku.com/v_show/id_XNDczNTUzOTE4OA==.html 都ok了，开始整点难度高的。一个是降低环境光线，直接关灯，使用小车自带的照明。另一个是道路收窄，直接把黑线做为道路，并且加上直角弯道和交叉路口 https://v.youku.com/v_show/id_XNDczNTUzOTU2MA==.html https://v.youku.com/v_show/id_XNDczNTUzOTkxNg==.html 源代码下载  平衡小车.ziplibraries目录中的Kalman_Filter_Library是一个第三方库，用于MPU6050卡尔曼滤波计算的，你可以copy到Arduino的libraries目录中，或者直接在Arduino的库管理中下载。 程序里另外还用到的第三方库，就是u8g2和Adafruit的ST7735，都是用于驱动显示屏的，这个直接就可以在Arduino的库管理中下载。 |
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材料在帖子里都有提到过 开发板：ESP32 devkit v1 姿态模块：MPU6050 电机驱动：TB6612 超声波测距：SR04 屏幕：普通的I2C或者SPI接口的OLED屏 电机：JGA25-370，减速比1:34，12线的霍尔编码器 电池：普通的航模电池，1500mAh-4S-35C 降压模块：MP1584，一个转3.3V，一个转12V CCD：TSL1401CL，配120度广角镜头 还有就是洞洞板、电线、铜柱、螺丝若干 |
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