本發(fā)明涉及一種基于嵌入式圖像處理儀表柜亮燈的自控需跡小車系統(tǒng),屬于儀表監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)科技的飛速發(fā)展，儀表柜設(shè)備儀器在夜間的監(jiān)測(cè)一直需要人去檢查檢修，而大量的儀表柜上的儀表燈多,人眼長(zhǎng)時(shí)間檢查整個(gè)房間的儀表柜會(huì)出現(xiàn)眼花從而出現(xiàn)誤檢，尤其是大企業(yè)、大公司的儀表柜，可能達(dá)數(shù)百個(gè)，一旦儀表柜出現(xiàn)問(wèn)題卻沒(méi)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，可能導(dǎo)致儀器損壞，甚至帶來(lái)更嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

本發(fā)明由國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（61562051）資助研究，主要在于探索CPS等實(shí)時(shí)嵌入式控制軟件時(shí)序建模方法在圖像處理儀表柜亮燈的自控需跡小車控制裝置上的應(yīng)用與推廣，在此理論方法支撐下，可以在夜間人眼能見(jiàn)度問(wèn)題以及儀表燈多眼花的情況下，采取圖像處理來(lái)代替人工檢查，夜間小車上的軌跡識(shí)別傳感器在車前LED燈的照耀下識(shí)別地板上的黑條，引著黑條緩慢行駛一旦車上的掃描儀掃描到儀表柜地板前的二維碼，提取里面的儀表柜上的亮燈數(shù)目以及儀表柜的位置信息，同時(shí)打開(kāi)攝像頭獲取儀表柜圖片并進(jìn)行圖片處理才而獲取儀表柜上真實(shí)的亮燈數(shù)。一旦與二維碼里的信息不合就利用無(wú)線通信方式傳輸出去,從而大大提高了監(jiān)測(cè)效果以及減少人員工作量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于嵌入式圖像處理儀表柜亮燈的自控需跡小車系統(tǒng)，用來(lái)解決大型儀表室儀表設(shè)備亮燈數(shù)的誤檢問(wèn)題的。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于嵌入式圖像處理儀表柜亮燈的自控需跡小車系統(tǒng)，其特征在于：包括小車、路面黑條軌跡18、地面二維碼19，路面黑條軌跡18設(shè)置在小車前端地面上，地面二維碼19設(shè)置在路面黑條軌跡18一側(cè)；

小車包括車輪1、車輪電機(jī)2、飛凌ARM開(kāi)發(fā)板模塊3、滑板4、步進(jìn)電機(jī)升降裝置、攝像頭7、LED燈8、掃描儀9、單片機(jī)控制模塊12、分層板13、電源14、車前LED燈16、軌跡識(shí)別傳感器17、比較電路20、無(wú)線通信模塊21；

車輪電機(jī)2安裝在車輪1上并與單片機(jī)控制模塊12連接，單片機(jī)控制模塊12同時(shí)與車前LED燈16、軌跡識(shí)別傳感器17、比較電路20連接，飛凌ARM開(kāi)發(fā)板模塊3安裝在分層板13上方，單片機(jī)控制模塊12安裝在分層板13下方，飛凌ARM開(kāi)發(fā)板模塊3上方安裝有滑板4、掃描儀9，滑板4上方安裝有步進(jìn)電機(jī)升降裝置、攝像頭7，步進(jìn)電機(jī)升降裝置、無(wú)線通信模塊21、掃描儀9、攝像頭7均與飛凌ARM開(kāi)發(fā)板模塊3連接，掃描儀9上安裝有LED燈8，電源14與單片機(jī)控制模塊12、飛凌ARM開(kāi)發(fā)板模塊3連接，軌跡識(shí)別傳感器17安裝在小車前端且與比較電路20連接。如圖2、圖6所示，本發(fā)明的車輪電機(jī)2的數(shù)量為2個(gè)，分別安裝在兩個(gè)車輪1上。

具體地，所述的比較電路20包括：電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、LM399電壓比較芯片，所述的軌跡識(shí)別傳感器17包括紅外發(fā)射管28、紅外接收管29，電阻R2的一段接地，另一端與紅外發(fā)射管28連接，電阻R3一端接紅外接收管29，另一端接地，紅外發(fā)射管28、紅外接收管29的上端連接電源，電阻R5一端與電阻R4連接，電阻R4另一端接地，電阻R5另一端與電阻R6連接并接電源，LM399芯片負(fù)極與紅外接收管29下端連接，正極連接電阻R5，另一端與電阻R6下端連接并接單片機(jī)控制模塊12。

具體地，所述的飛凌ARM開(kāi)發(fā)板模塊3包括： CMOS攝像頭接口22、蜂鳴器23、USB插口24、電源接口25、UART接口26、LCD端口27，CMOS攝像頭接口22與攝像頭7連接，USB插口24分別與掃描儀9、步進(jìn)電機(jī)升降裝置連接，LED燈8與飛凌ARM開(kāi)發(fā)板模塊3的LCD端口27連接，無(wú)線通信模塊21采取的是通用的2.4G無(wú)線通訊模塊，與飛凌ARM開(kāi)發(fā)板模塊3的UART接口26連接，蜂鳴器23遇到異常發(fā)出警告，電源接口25連接電源。

具體地，所述的步進(jìn)電機(jī)升降裝置包括：步進(jìn)電機(jī)5、升降支架6、固定板塊15、輪滑鐵珠31、齒輪32、直條齒輪33，滑板4內(nèi)部有上下排的輪滑鐵珠31，步進(jìn)電機(jī)5的尾端30夾在滑板4的輪滑鐵珠31里，另一端套一個(gè)齒輪32，齒輪32安裝在直條齒輪33上，步進(jìn)電機(jī)5上安裝升降支架6地端的一端，升降支架6地端的另一端安裝在固定板塊15上，升降支架6的上端安上攝像頭7。

具體地，所述的單片機(jī)控制模塊12包括單片機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片11、電容C1、電容C2、電容C3、電阻R1、晶振Y1，所述的單片機(jī)采用STC89C52RC單片機(jī)，車輪電機(jī)2連接在電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片11的OUT1、OUT2引腳，電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片11的GND引腳接地，VSS引腳接12V電壓，VCC引腳接單片機(jī)的VCC引腳，電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片11的EN12、IN1、IN2、EN34、IN3、IN4引腳與單片機(jī)的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5引腳連接，單片機(jī)的復(fù)位電路中電容C1一端接5V電壓，另一端接電阻R1的上端并接單片機(jī)RST引腳，電阻R1的下一端接地，晶振電路中電容C2，C3下端接地，上端分別接晶振Y1的兩端和單片機(jī)的XTAL2，XTAL1引腳，單片機(jī)的GND引腳接地。單片機(jī)的P2.1引腳接車前LED燈16，單片機(jī)的P0.0引腳接比較電路20的輸出端。

優(yōu)選地，所述的掃描儀9通過(guò)支架10安裝在飛凌ARM開(kāi)發(fā)板模塊3上方。

本發(fā)明的工作原理是：

當(dāng)前儀表室的儀表柜檢查是根據(jù)儀表柜上的亮燈情況，人眼檢查儀表柜上的儀表燈從而可以知道儀表柜控制的儀器設(shè)備是否正常工作，但是這樣存在的問(wèn)題就是人要定期的或者不間斷的進(jìn)儀表室進(jìn)行檢查檢修，同樣存在的問(wèn)題就是大型儀表室里大量的儀表柜就會(huì)有大量的儀表燈，人眼長(zhǎng)期的巡查會(huì)導(dǎo)致眼花從而增加了檢修人員的誤檢，根據(jù)本發(fā)明，首先在儀表室里的一排排儀表柜前的地板上貼上連續(xù)的同寬度黑條，黑條貼在白板上，然后儀器貼在地板上，使黑條從頭到尾圍繞所有的儀表柜，同樣黑條的尾端要連接到黑條的首端，這樣小車在行駛的時(shí)候會(huì)隨著這條黑條可以循環(huán)的圍繞著一排排的儀表柜，而識(shí)別地板上的黑條是采取一種基于紅外傳感器的軌跡識(shí)別傳感器17，軌跡識(shí)別傳感器17是由紅外發(fā)射管28和紅外接收管29組成的，紅外發(fā)射管28不斷地發(fā)射紅外線，當(dāng)遇到不同顏色的物體時(shí)，地板上的黑條與白板顏色就是不同的顏色，當(dāng)然也可以貼上其他有區(qū)與地板顏色的跳板就可以，紅外接收管29獲得的信號(hào)強(qiáng)弱就會(huì)不同。軌跡識(shí)別傳感器17把這些信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)比較電路20后再傳給STC89C52RC單片機(jī)控制系統(tǒng)，隨后單片機(jī)控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片11后驅(qū)動(dòng)前輪的車輪電機(jī)2，讓小車沿著黑條軌跡行駛，同時(shí)在制作這些行駛黑條時(shí)，在每一個(gè)儀表柜前的黑條旁印上一個(gè)地面二維碼19，里面包含的信息有當(dāng)前二維碼對(duì)著的儀表柜的位置信息以及儀表柜上的儀表燈亮燈的數(shù)目，且掃描儀9是夾在支架10上的，可以調(diào)整角度，從而可以調(diào)整角度掃描到黑條旁邊的地面二維碼19，一旦角度調(diào)整好后引著黑條緩慢行駛掃描到了二維碼后，將這些信息傳送給了飛凌ARM開(kāi)發(fā)板模塊3，飛凌ARM開(kāi)發(fā)板模塊3通過(guò)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)5，進(jìn)而控制升降支架6的升降來(lái)控制攝像頭7，一旦打開(kāi)攝像頭7將儀表柜圖片傳送給飛凌ARM開(kāi)發(fā)板模塊3進(jìn)行圖片處理，之所以采取開(kāi)發(fā)板進(jìn)行圖像處理是因?yàn)樘幚硭俣瓤?，由于是夜間的儀表柜這樣獲取的圖片亮燈就很顯目，同時(shí)也降低了儀表柜上一些干擾圖像，當(dāng)然為了更大的加強(qiáng)處理的準(zhǔn)確率，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)升降裝置，由于升降支架6底端的一端固定在了步進(jìn)電機(jī)5上，另一端固定在了固定板塊15上，飛凌ARM開(kāi)發(fā)板模塊3控制步進(jìn)電機(jī)5隨著直條齒前后移動(dòng)，這樣就將固定在步進(jìn)電機(jī)5上的升降支架6可以上下伸縮，這樣就相當(dāng)于調(diào)整了攝像頭7的上下拍攝區(qū)域，使攝像頭7可以在調(diào)整上下拍攝角度，從而攝像頭7可以拍攝到整個(gè)儀表柜的儀表燈圖樣，通過(guò)以上環(huán)境的因素以及自動(dòng)升降裝置提高了識(shí)別的準(zhǔn)確性，一旦識(shí)別出儀表柜圖像上的亮燈數(shù)后，與掃描地面二維碼19獲取的亮燈數(shù)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行對(duì)比，一旦識(shí)別的亮燈數(shù)與二維碼里的亮燈數(shù)不一致，就通過(guò)通用的2.4G無(wú)線通訊模塊21進(jìn)行無(wú)線通信，將異常以及二維碼讀取的儀表柜的位置信息傳送給監(jiān)測(cè)人員，同時(shí)也將傳送小車的電源電量情況，從而在異常以及電力不足情況下，檢測(cè)人員就可以進(jìn)行檢修儀器以及更換電源，從而檢測(cè)人員就不用不間斷的進(jìn)入儀表室利用人眼去一個(gè)儀表柜一個(gè)儀表柜的進(jìn)行檢查檢修，不但會(huì)存在人眼花誤檢的可能，夜間人也不會(huì)如白天長(zhǎng)期不間斷的進(jìn)儀表室進(jìn)行檢修檢查，那么一旦在儀表室地板上搭建好了黑條軌跡以及調(diào)整好掃描儀9的掃描角度以及攝像頭7的角度后，小車隨著黑條緩慢的進(jìn)行軌跡的導(dǎo)航以及掃描黑條旁的地面二維碼19就可以智能的識(shí)別儀表柜上的儀表燈數(shù)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明方法清晰，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，可以在夜間人眼能見(jiàn)度問(wèn)題以及儀表燈多眼花的情況下，采取圖像處理來(lái)代替人工檢查，夜間小車上的軌跡識(shí)別傳感器在車前LED燈的照耀下識(shí)別地板上的黑條，引著黑條緩慢行駛一旦車上的掃描儀9掃描到儀表柜地板前的地面二維碼19，提取里面的儀表柜上的亮燈數(shù)目以及儀表柜的位置信息，同時(shí)打開(kāi)攝像頭7獲取儀表柜圖片并進(jìn)行圖片處理才而獲取儀表柜上真實(shí)的亮燈數(shù)。一旦與二維碼里的信息不合就利用無(wú)線通信方式傳輸出去，從而大大提高了監(jiān)測(cè)效果以及減少人員工作量。

附圖說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明的小車側(cè)面圖；

圖2是本發(fā)明的小車底層控制結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明的飛凌ARM開(kāi)發(fā)板模塊3與各裝置結(jié)構(gòu)連接圖；

圖4是本發(fā)明的小車軌跡識(shí)別傳感器17與比較電路20的連接圖；

圖5是本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)升降裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖6是本發(fā)明的單片機(jī)控制模塊12的電路圖。

圖中各標(biāo)號(hào)為：車輪電機(jī)-2、飛凌ARM開(kāi)發(fā)板模塊-3、滑板-4、步進(jìn)電機(jī)-5、升降支架-6、攝像頭-7、LED-燈8、掃描儀-9、支架-10、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片-11、單片機(jī)控制模塊-12、分層板-13、電源-14、固定板塊-15、車前LED燈-16、軌跡識(shí)別傳感器-17、路面黑條軌跡-18、地面二維碼-19、比較電路-20、無(wú)線通信模塊-21、CMOS攝像頭接口-22、蜂鳴器-23、USB端口-24、電源端口-25、UART接口-26、LCD接口-27、紅外發(fā)射管-28，紅外接收管-29、步進(jìn)電機(jī)的尾端-30、輪滑鐵珠-31、齒輪-32、直條齒輪33。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1：如圖1-6所示，一種基于嵌入式圖像處理儀表柜亮燈的自控需跡小車系統(tǒng)，包括小車、路面黑條軌跡18、地面二維碼19，路面黑條軌跡18設(shè)置在小車前端地面上，地面二維碼19設(shè)置在路面黑條軌跡18一側(cè)；

小車包括車輪1、車輪電機(jī)2、飛凌ARM開(kāi)發(fā)板模塊3、滑板4、步進(jìn)電機(jī)升降裝置、攝像頭7、LED燈8、掃描儀9、單片機(jī)控制模塊12、分層板13、電源14、車前LED燈16、軌跡識(shí)別傳感器17、比較電路20、無(wú)線通信模塊21；

車輪電機(jī)2安裝在車輪1上并與單片機(jī)控制模塊12連接，單片機(jī)控制模塊12同時(shí)與車前LED燈16、軌跡識(shí)別傳感器17、比較電路20連接，飛凌ARM開(kāi)發(fā)板模塊3安裝在分層板13上方，單片機(jī)控制模塊12安裝在分層板13下方，飛凌ARM開(kāi)發(fā)板模塊3上方安裝有滑板4、掃描儀9，滑板4上方安裝有步進(jìn)電機(jī)升降裝置、攝像頭7，步進(jìn)電機(jī)升降裝置、無(wú)線通信模塊21、掃描儀9、攝像頭7均與飛凌ARM開(kāi)發(fā)板模塊3連接，掃描儀9上安裝有LED燈8，電源14與單片機(jī)控制模塊12、飛凌ARM開(kāi)發(fā)板模塊3連接，軌跡識(shí)別傳感器17安裝在小車前端且與比較電路20連接，軌跡識(shí)別傳感器17對(duì)地面的路面黑條軌跡18進(jìn)行光學(xué)感應(yīng)后轉(zhuǎn)換成電路信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述的比較電路20包括：電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、LM399電壓比較芯片，所述的軌跡識(shí)別傳感器17包括紅外發(fā)射管28、紅外接收管29，電阻R2的一段接地，另一端與紅外發(fā)射管28連接，電阻R3一端接紅外接收管29，另一端接地，紅外發(fā)射管28、紅外接收管29的上端連接電源，電阻R5一端與電阻R4連接，電阻R4另一端接地，電阻R5另一端與電阻R6連接并接電源，LM399芯片負(fù)極與紅外接收管29下端連接，正極連接電阻R5，另一端與電阻R6下端連接并接單片機(jī)控制模塊12。

進(jìn)一步地，所述的飛凌ARM開(kāi)發(fā)板模塊3包括： CMOS攝像頭接口22、蜂鳴器23、USB插口24、電源接口25、UART接口26、LCD端口27，CMOS攝像頭接口22與攝像頭7連接，USB插口24分別與掃描儀9、步進(jìn)電機(jī)升降裝置連接，LED燈8與飛凌ARM開(kāi)發(fā)板模塊3的LCD端口27連接，無(wú)線通信模塊21采取的是通用的2.4G無(wú)線通訊模塊，與飛凌ARM開(kāi)發(fā)板模塊3的UART接口26連接，蜂鳴器23遇到異常發(fā)出警告，電源接口25連接電源。

進(jìn)一步地，所述的步進(jìn)電機(jī)升降裝置包括：步進(jìn)電機(jī)5、升降支架6、固定板塊15、輪滑鐵珠31、齒輪32、直條齒輪33，滑板4內(nèi)部有上下排的輪滑鐵珠31，步進(jìn)電機(jī)5的尾端30夾在滑板4的輪滑鐵珠31里，另一端套一個(gè)齒輪32，齒輪32安裝在直條齒輪33上，步進(jìn)電機(jī)5上安裝升降支架6地端的一端，升降支架6地端的另一端安裝在固定板塊15上，升降支架6的上端安上攝像頭7，步進(jìn)電機(jī)5與飛凌ARM開(kāi)發(fā)板模塊3中的USB插口24連接。

進(jìn)一步地，所述的單片機(jī)控制模塊12包括單片機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片11、電容C1、電容C2、電容C3、電阻R1、晶振Y1，所述的單片機(jī)采用STC89C52RC單片機(jī)，車輪電機(jī)2連接在電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片11的OUT1、OUT2引腳，電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片11的GND引腳接地，VSS引腳接12V電壓，VCC引腳接單片機(jī)的VCC引腳，電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片11的EN12、IN1、IN2、EN34、IN3、IN4引腳與單片機(jī)的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5引腳連接，單片機(jī)的復(fù)位電路中電容C1一端接5V電壓，另一端接電阻R1的上端并接單片機(jī)RST引腳，電阻R1的下一端接地，晶振電路中電容C2，C3下端接地，上端分別接晶振Y1的兩端和單片機(jī)的XTAL2，XTAL1引腳，單片機(jī)的GND引腳接地。單片機(jī)的P2.1引腳接車前LED燈16，單片機(jī)的P0.0引腳接比較電路20的輸出端。

進(jìn)一步地，所述的掃描儀9通過(guò)支架10安裝在飛凌ARM開(kāi)發(fā)板模塊3上方。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。