亿加合和智能车制作
标题: 【含视频】线性CCD选型、应用浅析 By【逐飞科技】 [打印本页]
作者: fbhsy 时间: 2015-12-25 16:27
标题: 【含视频】线性CCD选型、应用浅析 By【逐飞科技】
继上一篇规则分析贴之后一直没来得及聊聊对传感器的一些拙见，这一次聊聊线性CCD选型、应用。（楼下有样车视频）
首先还是回到比赛规则，采用线性CCD的组别基本在光电和双车两个组别，其中光电组绝大多数应该还是采用线性CCD作为获得赛道信息的传感器，双车追逐应该也会有部分队伍选择线性CCD作为获得赛道信息的传感器，缺点是信息量偏少，但信息量少也有好处，减少数据处理难度，换个角度看就优点。超车也不会有太大问题，比如以前的光电车避障都能妥妥的，那超车基本也能妥妥的，所以个人觉得用线性CCD做双车没准儿还能更稳定，效果应该不错。关于比赛规则的其他部分有不清楚的车迷们可以多读几遍规则。
关于线性CCD的原理就不再赘述了，智能车赛场上也已经用了这么多年，度娘一下，资料一大把，其实TSL1401CL的原理是128个光电二极管组成的感光阵列，阵列后面有一排积分电容，光电二极管在光能量冲击下产生光电流，构成有源积分电路，那么积分电容就是用来存储光能转化后的电荷。积分电容存储的电荷越多，说明前方对应的那个感光二极管采集的光强越大。反映在像素点上就是，像素灰度低，光强接近饱和，像素点灰度趋近于全白，则呈白电平。
关于线性CCD的选择，有几个要素（无论你是购买还是自己制作都应该至少考虑到这几个要素，当然还有更多的细节考虑需要自己多琢磨）：
1、 个头：因为得架高，所以个头轻巧很重要，尤其今年光电组和双车组都是四轮竞速，这个因素就更为重要，架高的传感器不能太重，不利于高速过弯；
2、 工艺：制作工艺最主要的就是传感器及器件的焊接，首先不能有虚焊，更重要的是感光芯片的焊接是否焊正，关于什么沉金工艺除了利于焊接，表面防氧化，导电性好一点，然而对于智能车的这种应用并没有什么卵用，更多的是为了好看，为了提升逼格；
3、 镜头：在焊接都妥当的前提下，镜头的搭配是最重要的一部分，首先，8mm的感光靶面长度并不是随便找一个镜头就能满足其需求，需要靶面为1/2的镜头。这也是很多人做的线性CCD两边有黑点的直接原因，光线都没过去，当然是黑的咯。其次，镜头需要是广角无畸变，当然一点畸变都没有的广角是不现实的，准确的说广角小畸变，畸变量≤5%，广角要广到什么程度呢，个人认为120°广角刚好，且足以满足智能车的需求。再就是镜头的对焦，很多车迷可能往往会忽略这一点，对焦这个过程得结合上位机实时查看镜头拧到哪一个位置才最清晰，有人会问线性CCD又没有图像，怎么知道清晰没清晰？答案是这样的，以逐飞科技的上位机为例，当你看到黑白跳变的边缘过度点最少的时候，就是焦点对准了。说到镜头，不得不提一下线性CCD的成像效果为什么在全白的时候仍然是一条略微凸起的弧线而不是理想化的一条直线，其实道理很简单，因为镜头的进光从中间洒往两边的强度逐渐减弱，传感器感知到的光线强度当然就是从中间往两边逐渐减弱。同时还和镜头的畸变有关系，这都取决于镜头的参数和品质，和什么运放没关系。
4、 运放：关于线性CCD是否需要运放个人觉得这基本没有必要，加上运放还会增加外部干扰，运放的作用更多的是一种使用方式的不同，比如可以调节放大倍数去适应自己的程序，然而并没有什么好坏和优劣之分，因为那仅仅只是一个放大，除非你调车环境的光线特别弱，但是你总归要去适应比赛现场的光线，这就是正式比赛前一天试车环节的作用。也就是说你的程序都会为了适应赛场而做出一些微调，当然也就包含曝光时间等的调节来适应现场的光线就好了，并且历届比赛都证明现场的光线很强，值都偏大，普遍需要减少曝光时间来将值统一减小，那还加一个运放来放大做什么呢。个人认为非必要的东西越少，系统越简洁，越能减少出意外的概率，整个系统越复杂，非必要的东西越多，越容易有BUG。
下面开始聊线性CCD的应用：（注意：前方有广告植入）
线性CCD的应用以“逐飞科技”做的“红孩儿线性CCD”为例，当然首先得看时序图（时序图请自行查看Datasheet），我们的方法用一句话来总结线性CCD的数据采集就是“SI发出一个脉冲信号，然后送出CLK信号，每当CLK下降沿的时候进行AD采集”一个曝光周期内采集完128个像素点的信息，值的大小反应了被采集赛道的颜色深浅，深色的反光较弱，浅色的反光较强，根据赛道的特征可以区分出赛道的边界，从而通过采集到的数据计算出当前位置和中心位置的偏差，控制的目的就是减小这偏差。
当然这中间还涉及到二值化和对比度两种方法，二值化（方便找条边沿也就是赛道边界）方法也是多种多样，可以算平均，可以根据自己观察数据特点设定固定阀值，可以最大最小值求平均等等。所以的方法都只为达到一个目的，让阀值更合理，找到真正的边界，阀值不合理当然后面的一切控制也就失去意义了，因为依据都是错误的。
个人更喜欢，也更推荐对比度的方法，因为阀值的选取不一定科学，适应性不算最好，不如使用相邻点对比度好，使用相邻点对比度即使不对图像畸变做处理也没多大影响。比如CCD看到全白的图像虽然图像是畸变的，但是相邻的点都是连续的。这样的话相邻点对比度就很小。这样直接搜索边界反而更准确。
如果有精力和条件的话，可以处理一下之前提到的关于因为进光不同和畸变造成的数据一定是不那么理想的问题，可以根据自己的数据算出一个畸变系数，根据畸变系数和128个点的位置加权一个量到对应的点上去，可以弥补一下数据的不理想，但是一定算好了，不然还是别算了，因为不处理基本也够用了，并且在对比对方法里面也说到采用对比度算法找边界基本回避了这种小畸变造成的影响。
具体怎么操作可以参考逐飞科技的入门例程。
1、2、3楼上逐飞科技线性CCD样车视频（这是花5天断断续续时间用红孩儿线性CCD+100脚K60小系统板+洞洞板做的一个临时样车，后面会整理出整车器件清单，可照着清单、原理图、例程做一辆真正能先跑起来的车做参考，后面自己在慢慢改进，优化），楼下依次放一些改装细节图。
对规则不明了的多看看规则，也可以看看这篇帖子：http://www.znczz.com/thread-238732-1-1.html
对智能车还不知从何下手的多看看技术报告，多逛逛此论坛，基础知识欠缺的多看看书！
水平有限，大神亲拍，欢迎交流指导！
依旧附上逐飞科技座右铭分享给大家：永远不要轻视行动的力量！
线性CCD样车，先睹为快。。。
补充内容 (2015-12-31 17:04):
红孩儿线性CCD使用手册附件见44楼
作者: fbhsy 时间: 2015-12-25 16:30
本帖最后由 fbhsy 于 2015-12-25 16:33 编辑
逐飞科技红孩儿线性CCD样车试跑
http://player.youku.com/player.php/sid/XMTQyMzYzOTgxMg==/v.swf
作者: fbhsy 时间: 2015-12-25 16:31
本帖最后由 fbhsy 于 2015-12-25 16:33 编辑
逐飞科技红孩儿线性CCD样车顺时针运行视频
http://player.youku.com/player.php/sid/XMTQyMzY0Mzk5Ng==/v.swf
作者: fbhsy 时间: 2015-12-25 16:33
本帖最后由 fbhsy 于 2015-12-25 16:34 编辑
逐飞科技红孩儿线性CCD样车逆时针运行视频
http://player.youku.com/player.php/sid/XMTQyMzY0Mjg1Mg==/v.swf
作者: fbhsy 时间: 2015-12-25 16:36
传感器安装：一个8mm内含纹路铝制防滑三通+多功能底座+螺纹柱+螺丝螺帽
作者: fbhsy 时间: 2015-12-25 16:39
舵机安装+舵机摆臂连接+舵机拉杆安装
作者: fbhsy 时间: 2015-12-25 16:40
摇头舵机安装+线性CCD桅杆安装+底板硬连接
作者: 第109位梁山好汉 时间: 2015-12-25 16:43
还是比较喜欢这样的广告。
作者: fbhsy 时间: 2015-12-25 16:44
本帖最后由 fbhsy 于 2015-12-25 16:46 编辑
哈哈，感谢小黄人支持
作者: gdz 时间: 2015-12-25 16:50
期待楼主的贴，能学习很多，就是更新不快，每次总有种意犹未尽的感觉！
作者: 风来了 时间: 2015-12-25 17:06
楼主撒时候更个摄像头组的帖子啊:lol:lol
作者: fbhsy 时间: 2015-12-25 17:15
接下来就是摄像头，怎么又是小黄人
作者: 大逗比 时间: 2015-12-25 17:16
摇头车 可以的 厉害
作者: fbhsy 时间: 2015-12-25 17:22
不是为了证明摇头车厉害，是为了证明 红孩儿线性CCD 好用，要来一个疗程不
作者: fbhsy 时间: 2015-12-25 17:41
再来一张
作者: 木木夕儿 时间: 2015-12-25 18:36
这年头做广告都这么有含金量了。干货满满，赞一个
作者: fbhsy 时间: 2015-12-25 18:42
谢谢夕儿妹妹
作者: 大逗比 时间: 2015-12-25 22:08
我就在用红孩儿 师兄 张总让我准备做摇头车
作者: //Experience++ 时间: 2015-12-25 22:43
小钻风可以出来巡山了。。
作者: fbhsy 时间: 2015-12-25 23:51
要做摇头极限才高
作者: fbhsy 时间: 2015-12-25 23:51
要做摇头极限才高
作者: 山广东 时间: 2015-12-26 00:29
:):):):)
作者: fbhsy 时间: 2015-12-26 09:28
小钻风相约总钻风一起出来巡山
作者: 西北狼00 时间: 2015-12-26 14:50
我去，几天时间就能做成这样的样车，牛逼了，有套件吗？
作者: 1325536866 时间: 2015-12-26 16:33
这个广告打的真好， 满满实力啊！！！！！！
作者: aytc100 时间: 2015-12-26 16:41
做呗，不试试怎么知道。北科有辆光电冠军车就是摇头的线性ccd
作者: fbhsy 时间: 2015-12-27 10:30
第九届 ，电子科大，北科摇头B车模双线性ccd、电磁c车，两个冠军吧，现场去看比赛的，映像比较深刻
作者: cankun1314 时间: 2015-12-27 11:38
ccd下面的舵机亮了
作者: fbhsy 时间: 2015-12-27 12:06
光电做摇头路径更好，极限更高
作者: cankun1314 时间: 2015-12-27 14:46
摄像头的有必要吗
作者: fbhsy 时间: 2015-12-27 23:57
摄像头不用，信息量已足够
作者: wszmh2012 时间: 2015-12-28 11:08
满满的干货，赞赞赞
作者: freescal001 时间: 2015-12-28 18:27
666666，楼主啥时候出摄像头的帖子？
作者: opopop456456ex 时间: 2015-12-28 18:36
66666啥时候出电磁 的帖子？:lol:lol
作者: cankun1314 时间: 2015-12-28 21:05
多谢指点
作者: fbhsy 时间: 2015-12-28 22:48
客气客气，，
作者: fbhsy 时间: 2015-12-29 09:40
电磁的要稍晚点，2016一月份
作者: fbhsy 时间: 2015-12-29 13:44
快了。。。。
作者: fighting001 时间: 2015-12-29 17:54
这样车够溜的了，666666
作者: fbhsy 时间: 2015-12-29 22:09
感谢你的选择和支持，祝取得好成绩
作者: fbhsy 时间: 2015-12-30 09:34
开始没反应过来，是刘鑫对吧
作者: 隐隐作痛 时间: 2015-12-30 16:18
我也喜欢这样的广告贴，直接而不装逼
作者: fbhsy 时间: 2015-12-31 09:36
谢谢！！！
作者: fbhsy 时间: 2015-12-31 17:01
红孩儿线性CCD使用手册见附件：
作者: 大逗比 时间: 2016-1-2 12:45
嗯嗯
作者: 大逗比 时间: 2016-1-2 12:46
机械做好了 可是期末要复习了
作者: fbhsy 时间: 2016-1-5 11:22
先把考试解决了，别挂科就行，免得麻烦
作者: 新手小白兔 时间: 2016-1-5 17:34
看大神装逼！！！
作者: 大逗比 时间: 2016-1-5 20:12
ok 复习ing~~~
作者: 派。 时间: 2016-1-6 00:58
这个和LZ的CCD 有啥大的区别么~
作者: fbhsy 时间: 2016-1-6 15:23
不敢装不敢装
作者: fbhsy 时间: 2016-1-7 09:50
什么？？？
作者: fighting001 时间: 2016-1-8 09:43
谢谢，只要东西好，肯定支持你们，对了，你们出电轨方案么？
作者: fbhsy 时间: 2016-1-8 14:42
谢谢支持，电轨官方有方案，木木夕儿有方案@木木夕儿。都可以参考下
作者: HRY 时间: 2016-1-8 15:34
求教C车机械要注意那些问题？
作者: fbhsy 时间: 2016-1-8 16:25
C车机械相对好调一些，两个后轮传动齿轮，底盘改装硬连接（也可改为主动悬挂，个人觉得硬连接就够了），舵机改装，前轮前束，略微内倾，左右对称，再就是不断尝试，自己多理解，且注意保护好零件
作者: HRY 时间: 2016-1-16 00:47
请问前束和内倾作用各是什么，现在两米五过弯还行，速度再上去过弯就很不理想，会打滑和车身抖动，求教~非常感谢
作者: fbhsy 时间: 2016-1-16 09:37
本帖最后由 fbhsy 于 2016-1-16 09:47 编辑
前束在弯道增加外轮转向能力（更多作用是有利于回正，车身更稳），内倾增大弯道胎面接触面积，外轮摩擦力得到更好的体现，具体可以百度查查其作用，比我说的专业，我只是根据经验和效果，再加上一点点分析得出的结论，，，
话说现在已经2.5米了，这是要超神的节奏啊，建议上轮胎水了，把轮胎中间的凸起剪掉，优化整车机械，效果比调参明显，到2.8~3后，再优化程序，算法。个人拙见，仅供参考！
作者: HRY 时间: 2016-1-20 12:03
谢谢~还有我想问问轮胎和车轱辘用什么胶粘比较牢固，我试过502和3M，跑一天又裂开了
作者: 淹死的小鱼 时间: 2016-1-20 12:59
帮顶..
作者: fbhsy 时间: 2016-1-20 13:45
谢谢支持
作者: 唯忆り 时间: 2016-1-20 14:30
不错不错
作者: fbhsy 时间: 2016-1-22 17:59
谢谢支持！
作者: 夏一跳 时间: 2016-1-23 11:10
谢谢指导
作者: fbhsy 时间: 2016-1-23 18:13
客气客气，感谢多多支持
作者: 王璐强 时间: 2016-3-1 17:57
赞一个
作者: 陶泽南 时间: 2016-3-3 21:06
楼主 可以给例程吗？
作者: 陶泽南 时间: 2016-3-3 21:06
用了几个CCD呢？
作者: fbhsy 时间: 2016-3-4 09:41
两个CCD，例程问客服要就行了
作者: 陶泽南 时间: 2016-3-5 16:04
什么是“硬连接”和“舵机改装”啊
作者: 陶泽南 时间: 2016-3-5 16:15
楼主 你的qq多少呢？
作者: fbhsy 时间: 2016-3-5 18:57
本身底板的电机部分和前主板部分是松动的，改成不能松动的硬连接，舵机改装是指的改装到前面的立式安装，可以到我们店里搜一下舵机支架，上面有装配图
作者: fbhsy 时间: 2016-3-5 18:59
欢迎加QQ群，我们都在群里，有什么问题都欢迎平等交流
作者: 陶泽南 时间: 2016-3-8 19:31
楼主 qq群是多少?
作者: fbhsy 时间: 2016-3-9 09:42
逐飞科技智能车交流群：179029047
作者: 13942741642 时间: 2016-3-15 16:21
楼主，避障程序怎么写的？
作者: fbhsy 时间: 2016-3-15 16:35
首先你得检测到障碍，然后控制舵机避开咯，避障简单，关键你得检测准障碍
作者: GAOLion 时间: 2016-5-14 15:19
你的前瞻多远啊 从哪开始量？
作者: 经典丶 时间: 2016-5-31 22:14
大神 我的光电C车过弯总漂移 一般过R50 R60 R100 的弯道 速度控制在什么范围合适呢 白手起家 全校就我一两个人折腾这玩意 希望帮帮我
作者: fbhsy 时间: 2016-6-1 09:18
从轮胎开始量，远55，近40左右
作者: fbhsy 时间: 2016-6-1 09:22
你这个问题不好回答，最大过弯速度是根据你的机械调校情况和摩擦力来决定的，侧滑是摩擦力不够，尽量把结构做的简洁紧凑，处理轮胎增大摩擦力，软件上转角和速度控制要匹配
作者: soliciter 时间: 2016-8-20 13:49
学习一下
作者: jstu_SSS 时间: 2016-9-21 14:22
赞一个赞一个 ！！
作者: jstu_SSS 时间: 2016-9-21 14:25
摇头效果好么
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