基于STM32和机器视觉的AGV小车设计与实现

24647实现将信息化、准时化、柔性化等特征融入到物料搬运自动化系统中[1]。国外很多RFID率。自动导引运输车AGV(AutomaticGuidedVehicle)备为轮式移动机械，使用较为广泛，同时已经吃呢各位计算机集成制造系统(CIMS)的主要设备。该池供给。WMS、少人化的进展，从而在肯定程度上降低人工本钱，削减生产本钱的消耗。(3)治理更便利。在掌握过程中，假设想要转变AGV移动路线，或者扩大路线等，只需进展程序的AGV系统的使用范围渐渐扩大，已经成为了工艺连接纽带，其扩展性较强。AGV系统的运行速度可以进展掌握，通常状况下其运行速度是比较低的，处于10~70m/min之间，并且该系统中，包含了微掌握器，通过该掌握器实现掌握系计时，还设置了相应的定位精度传感器，该传感器的定位精度在30mm以内，保证小车在装卸、运输过程中不会产生碰撞，同时也不会产生工件卡死。AGV系统之间的通信是双向的。小车只要处于掌握范围内，不管将小车目前的运行状态、蓄电池状态等信息传输给掌握台。1970年左右Webb、Clark公司开头进展AGV系统的争论，并同时取得了肯定的AGV1975年左右，AGV系统数量到达了520AGV小车到达了4800台。当进展到1985年时，小车数量已经超过一万，机械制造行业的主要工业为汽车工业[9]1980AGV技术的争论，而欧洲在美国的公司通过1984年时，AGV技术中最大的用户为通用汽车，并且在1986年时实现研发了1409台，进展到1987年，增数量为1662台。美国相关企业在对欧洲的AGV技术进展相应的争论分析后，实现对其进展优化，在争论过程中，利用计算机掌握系统实现AGV[10]AGV技术的争论工厂建设于是在1966年，该工厂与美国公司合资开设，进展到1988年时，AGV制造厂商数量到达了二十家以上，截止1986年，日本安装的AGV系统数量超过2312AGV小车数量为5032台。AGV技术进展快速，很多工厂已经实现了材料生产治理的全自动化，尤其是日本AGV的设计量年增长率已经到达20%。AGV系统的进开放头时是从国外引进的，以国外技术为根底进展争论，目前已经能够实现自主研发，并且把握了相关的核心技术。AGV1960年时才开头对该技术进展争论，但是由于进展速度缓慢，1980年时，原邮电部北京邮政科学技术争论也实AGV1990年时生产了六AGV汽车，并将这些汽车投入到生产装配线中使用，1996年时获得了我国科学技术进步三等奖[12]。天津理工学院在1992年时研发了核电站，通过光学实现AGV的引导，我国的AGV技术在1995年时实现了引进韩国，代表我国自主机器AGV系统，同时经过对该系统[13]AGV小车为米克力美，该小车在研发出来以后得到了广泛关注，同时AGVSAGVS作为出口导向型优先进展自动化产业。世界自动化产业需求量在2023年为700亿美元，台湾36亿美元。《中国制造2025》中，提出了我国由制造大国转变为制造强国相关打算，首先需用率。“中国制造2025”、才智物流等影响下，我国的AGV机器人销售量得到了提升提升。2023年，AGV机器人销售量为12900台，20231.8万台，实现同比增长40%。2023年销售量快速增长的缘由为市场对于兴产业的需求量渐渐提升。AGV技术的进展能够实现代表我国物流装备技术的进展水平。对于AGV系统而言，导航的设计时格外重要的，同时导航技术目前在很多领域AGV从而满足目前市场需求。的，本钱较低，使用较为简洁。的，本钱较低，使用较为简洁。修改路径时不便利，进展路线设置时比较便利，同时敏捷度较高。激光导引定位准确度较高，通过CCD摄像头实现小车行驶图像的猎取，同时将猎取到的信息传输到计算机中，从而利用计算机对小车行驶方向、位置进展推断。定位准确度较高，通过CCD摄像头实现小车行驶图像的猎取，同时将猎取到的信息传输到计算机中，从而利用计算机对小车行驶方向、位置进展推断。导航。对小车的实际距离进展测量后，依据测量信息实现位置信息的更；作者在该节中主要实现本次争论内容、重点的介绍。中格外重要的设备，使用肯定数量的中格外重要的设备，使用肯定数量的AGV能够实现依据设定好的工序进展物料的输送[21]。AGVS系统中，包含了充电系统、AGV小车、掌握系统、通讯系统等几个局部。等几个局部。系统实现联系外部系统，同时依据AGV运行状态、物料需求等实现利用通AGV。AGV在接收到命AGV系统中，小车的数量可以为几十台，因此在设计掌握系统时，需要将现场一区域的分站进展掌握。[22]：〔1〕在进展路线修改时，比较便利，该系统中，每一台小车都是独立运行〔2〕该系统具有较强的柔性，系统中设置了相应的定位设备、工位识别设治理系统的掌握实现物流柔性掌握，提高物流运输效率。生碰撞，因此具有较强的运行安全性。场常规通道、人行通道，可实现小车运行路线的随时更改。本次设计的AGVLCD视觉导航、车体架构等几个模块。率在领域中排名其次，钢铁使用率为第一[23-24]。在进展率在领域中排名其次，钢铁使用率为第一[23-24]。在进展AGV设计时，需要保证小车在运行过程中不会产生碰撞现象，从而保证激光、红外、接近觉、微波雷达等类型的传感器[27]。警模块产生报警信号，并且将该信号通过无线通讯传输到掌握台中，AGVAGV在进展AGV小车运动模型构建过程中首先需要对小车驱动模式进展推断，通过运动学分析后，才能够进展运动模型的构建。本次设计的AGV小车通过两轮差速独立驱动，依据两轮的差速实现方向的变化，其运动示意图为以下图，将驱动轮安装在AGV 后端，实现轴向与中心线重合，径向平行，能够实现独立驱动，该小车在转弯时抗热通过调整两轮差速进展掌握，将其中一轮速度设置为0后，即可实现原地转向，在进展小车运动模型构建之前，需要依据其运动状态提出相应的假设条件：①小车刚性；④不考虑空气阻力。④不考虑空气阻力。上图中：L——驱动轮间距；图(2-3上图中：L——驱动轮间距；R——转弯半径；Vl,Vr——驱动轮轮线速度；V(VlVr)实现掌握小车转弯过程。假设Vl＝Vr，驱动轮转动方向一样，此时小车处于直线前进、后退的运动状态，转弯半径等于0；假设Vl≠VrAGVVl＞Vr，小Vl＜Vr，小车右转，也不考虑车轮运动方向。Vm车体构造得到Vm、Vl、Vr关系为：当小车转弯时，其转角为ω，得到其计算表达式为：小车运动t时间，小车、路径中心线之间产生了ee。依据上述两个表达式即可得到小车的运动方程：

距离偏差，角度偏差e VlVr

sinet 2e

VrVl

(2-3)(2-4)t L假设角度偏差e小，依据上表达式2-4 得到角度偏差e变化率为：de VrVl (2-5)dt L进展0。同理，距离偏差e

变化率计算表达式：de

VlVr

sine

(2-6)dt 2 0。

进展Vm

VlVr2

，VV

Vl

，式2-5)、2-6)，实现小车状态方程的建r立，噶方程的状态变化量为er

de 00e

LV

(2-7)dt V

e

dedt

m 00。依据小车状态方程可以得到，小车运动时，距离偏差e

、角度偏差e的偏差的掌握，从而保证小车能够正常运行[32]。大扭矩码盘减速电机较为强大的单片机系统中，还实现了图像、网络、声音等系统的集成[33]。通常我们将单片机叫做微掌握器〔Microcontoler通常我们将单片机叫做微掌握器〔Microcontoler片中只包含了CPU专用处理器，将CPU、部格外围设备实现集成在芯片上，从INTEL的Z80实现了处理器的设计，处理器消灭后，将专用处理器、单片机分别开[34]。AGV智能化设计的核心为数据的实时处理，该系统中，包含了相应的处理运行而言，主控芯片的选择是格外重要的，作者比照STM32F103、其他AGV常见的主控芯片后得到：STM32F103芯片的资源丰富度更高，因此将其作为系统的主控芯片能够实现更328或16，因此该芯片对数据的处理力量更强。②相比于其他32ARM711他32位处理器，该芯片的性价比更高[35]。③相较于DSPDSP芯片系统频率是比较高的，同时其处理力量也很强，但是其本钱高于STM32F103芯片，使用DSP芯片进展设计的系统开发效率价格等因素进展分析后，本次设计的AGV系统主控芯片选择为STM32F103。单片机进展信息处理时更加简单，因此选择黑白摄像头进展设计。电荷藕合器件图像传感器：ChargeCoupledDevice、CMOS〔互补性氧化金属ComplementaryMetal-OxideSemiconductor〕两种。存的电荷取出访用，CCD图像传感器通过目标反射光线时携带的相关信息提取，聚焦于CCD存的电荷取出访用，CCD图像传感器通过目标反射光线时携带的相关信息提取，聚焦于CCD芯片图像系统较为全面CMOS传感器中，包含了储存器、规律存放器、转换器、图像阵列、定时脉冲转换器。(3)CCD、CMOS传感器A/D转换器将模拟信号转变为数字信号，然后传输到主控CPU。积分电路，一个积分电路即为一个像素点，通过SI信号、时钟CLK信号组成控系。关系，像素值越小，光强越饱和，当灰度值根本为全白时，即为白电平[39]。统的设计，通过该系统对电池运行进展实时监测。升系统检测准确度，所以该传感器目前在该领域中已经得到了广泛关注[44]。超声波测距模块设计是，通过渡越时间检测方法进展设计，运行原理[45]：通过升系统检测准确度，所以该传感器目前在该领域中已经得到了广泛关注[44]。超声波测距模块设计是，通过渡越时间检测方法进展设计，运行原理[45]：通过的系统中，将晶振频率设置为12MHz的系统中，将晶振频率设置为12MHz，从而保证时钟频率稳定，测量误差小。传感器与AGV同时其本钱较低，通过IO口TRIG实现距离检测的触发，产生触发信号时，高电平信号最小10us；〔2〕通过该传感器模块实现8个40khz方波的自动发送，对返回信号进展检测；〔〔3〕IO口ECHO输出高电平，设置其持续时间等算。于超声波放射、返回时间。距离=〔高电寻常间*声速〔340M/S〕/2。该模块的使用格外便利，通过掌握口实现超过10US算。包含了三相、单相两种类型的电动机。50kg本次设计的AGV ，通过调整两驱动轮差速，实现对小车运动方式进展掌握，调速功能，小车能够沿引导路径顺当前行。本次设计中包含了脉冲宽度调制((PWM)，枢电压均值进展调整，最终实现电机转速的掌握，保证如以下图。PWM掌握即固定开关通断周期T，对器件导通时间t1进展调整，从而实现输出电压均值。与本次设计的要求吻合，系统中通过闭环PWM调速实现电机转速的掌握，从而〔〔feedbackorclosedloopcontrol〕为根本掌握形式，掌握过程中，依据被控量反掌握技术进展掌握。PID掌握的应用是比较广泛的，其掌握较为便利，同时具有较高的鲁棒性，能够实现准确模型的建立。直流电机转速闭环掌握MAA件实现对50ms内产生的脉冲数量M进展计算，置对待测对象所处的实际位置进展推断[52,置对待测对象所处的实际位置进展推断[52,光敏器件输出增加，即可实现AGV光敏器件输出增加，即可实现AGV定位掌握。该器件的检测范围较广，检测距离超过200mm，但是检测得到的结果准确度较小，同时其定位时，产生的输出较小，标定不便利[54]。位检测范围超过100mm，因此该传感器的尺寸较大[55]。线圈通过电流时，产生相应的电磁场，利用电磁场实现坐标位置引导。运行到目标位置时，，同时包含了集成掌握平台，从而实现对AGV的运行过程进展掌握，能够实现结合AGV，同时包含了集成掌握平台，从而实现对AGV的运行过程进展掌握，能够实现结合AGVAGV任务进展合理安排，同时进展路径的选择，提升运行治理安全性。KeilSoftware公司研发的51序设计语言为C语言，相比于汇编语言，C语言的功能、构造、性能等方面更加Keil中包含了库治理、链接器、C编译器、宏汇编等几个局部，可实现对系统进展仿真调试，从而完成系统的开发设计。KeilDos集成开发环境IDE为μVisionIshell，通过该环境能够实现系统的调试、仿真、编译、连接等，设计者通过其他编译器、IDE实现汇编、C源文件的编辑。同时利用C51、C51编译器实现将该源文件转变为目标文件〔.obj。通过LIB51可实现目标文件的建立，同时生成相应的库文件，可通过L51实现连接库文件，最终生成确定目标文件(.abs。通过OH51可实现将abs文件转换为hex文件，从而利用dScope51 、tScope51调试器实现源代码调试，该过程也可通过仿真器完成，或者将程序直接储存到EPROM。方法的使用而言，最主要的是阈值的推断。阈值设为T，以该阈值为接线，实现将图像中全部的灰度值分为两个局部，大于T、不大于T，将不大于阈值的像素局部设置为目标，黑色，其余为背景，设置为白色，将目标图像从整个背景中分别。包含了目标像素为中心相邻的8个像素，将其设置为滤波模板，但是模板中不包像素值。假设待处理像素点为〔像素值。假设待处理像素点为〔x，y)，依据该像素点确定模板，模板中包含该像素值，图像处理后，该点灰度像素值，图像处理后，该点灰度g(x，y)，g(x，y)=1/m·∑f(x，y)，其中m为模该系统操作。开头开头20ms时间到否NYCCD采集数据计算曝