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基于激光扫描原理的路径检测方案

作者:陈妮亚 林位腾 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院时间:2009-06-19来源:电子产品世界收藏

  激光管驱动电路:用于驱动激光管发出激光束。由于激光管的输出功率受温度影响较大,故通常在激光管内部设有一个光敏二极管,以监测激光功率。驱动电路使用此光敏二极管的输出信号构成功率闭环控制电路,从而稳定激光管的输出功率。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/95474.htm

  振镜驱动电路:振镜驱动电路用于驱动电磁线圈产生大小、方向可控的磁力,作用在反射镜背面的永磁铁上,从而控制振镜的往复运行,形成扫描线。同时,振镜驱动电路还输出一个用于指示扫描起始的同步信号,用于后续信息处理。

  电流—电压转换电路(I/V转换电路):光敏二极管所产生的是随光强变化的电流,为便于后续电路处理,设置电流—电压转换电路,将光强转换为电压信号。

  二值化:由光强转换得到的电压信号,经过动态阈值比较器,转换成0或1的二值化数字信号,分别指示了条码中的黑线与白区,最后由外部条码解码系统得到条码信息。

  硬件电路

  电路设计目的

  激光条码扫描器输出的信号并不能直接用于赛道,主要原因如下。

  •   为了准确检测到宽度为mil级的条码,器的光源光斑直径非常小,其二值化输出信号对被测物十分敏感,以至于赛道上的黑斑、破损、缝隙等均可能导致错误输出,给后续的处理带来了困难,也大大降低了可靠性。
  •   出于安全考虑,小型激光条码扫描器都使用小功率的半导体激光管,功率通常不会超过5mW,检测距离有限,并且使用时要求光束尽可能与条码面垂直,以获得足够的反射光。为了使小车获得足够的前瞻,我们希望其检测距离能达到70cm左右(自车头开始计),并且为了稳定重心,希望扫描器的安装位置尽可能低,这势必增大扫描线与赛道垂直面间的夹角,扫描器的反射光将大幅减少,使扫描器的检测距离与要求相差甚远。

  为了解决这些问题,我们仅利用扫描器的光学系统和振镜驱动电路,自行设计其他附属电路,主要设计如下。

  •   直接从扫描器中的I/V转换电路引出光强信号,结合其扫描同步信号,利用自行设计的电路完成赛道检测的硬件电路部分。
  •   将原扫描器上的小功率激光二极管更换成相同波长、同种封装的大功率激光二极管。我们使用的是50mW的激光二极管,但原先的驱动电路不能与之匹配,故自行设计了激光驱动电路,并稍稍调整激光二极管的安装位置,有意使其偏离准直透镜的焦点位置,从而使扫描线适当加粗,降低扫描器对干扰目标的敏感度。


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