新型机器人视觉系统的制作方法

本发明涉及机器人视觉领域，特别涉及一种新型机器人视觉系统。

背景技术：

机器人视觉系统是使机器人具有视觉感知功能的系统。机器人视觉可以通过视觉传感器获取环境的二维图像，并通过视觉处理器进行分析和解释，进而转换为符号，让机器人能够辨识物体，并确定其位置。机器人视觉硬件主要包括图像获取和视觉处理两部分，而图像获取由照明系统、视觉传感器、模拟－数字转换器和帧存储器等组成。根据功能不同，机器人视觉可分为视觉检验和视觉引导两种，广泛应用于电子、汽车、机械等工业部门和医学、军事领域。

然而，传统机器人视觉系统的供电部分使用的元器件较多，电路结构复杂，硬件成本较高，不方便维护。另外，由于传统机器人视觉系统的供电部分缺少相应的电路保护功能，例如：缺少限流保护功能，造成电路的安全性和可靠性较差。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高的新型机器人视觉系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种新型机器人视觉系统，包括深度相机、红外热像仪、imu模块、温度传感器和电源模块，所述深度相机、红外热像仪、温度传感器和电源模块均与所述imu模块连接，所述红外热像仪还与所述深度相机连接，所述深度相机包括摄像头、设于所述摄像头前端的滤光片和用于发射红外线的红外发射二极管，所述imu模块包括陀螺仪和加速度计，所述陀螺仪用于采集所述深度相机和红外热像仪的转动角度和角速度信息，所述加速度计用于采集所述深度相机和红外热像仪的加速度信息；；

所述电源模块包括电源输入端、第三二极管、第二电阻、第一mos管、第一三极管、第一电阻、第一稳压管、直流电源、第一电容、第三电阻、第三电容、第二二极管、第二电容、第四电阻和变压器，所述电源输入端与所述第三二极管的阳极连接，所述第三二极管的阴极分别与所述第二电阻的一端和第一mos管的漏极连接，所述第一mos管的栅极分别与所述第一三极管的集电极、第二电阻的另一端和第一稳压管的阴极连接，所述第一三极管的基极分别与所述第一电阻的一端、第三电容的一端和第二二极管的阴极连接，所述第一电阻的另一端、第一三极管的发射极、第一稳压管的阳极和第三电容的另一端均接地，所述第一mos管的源极分别与所述第一电容的一端、直流电源和第三电阻的一端连接，所述第一电容的另一端接地，所述第三电阻的另一端分别与所述第二二极管的阳极、第二电容的一端和第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述变压器的初级线圈的一端连接，所述第二电容的另一端和变压器的初级线圈的另一端均接地，所述第三二极管的型号为l-1822，所述第四电阻的阻值为42kω。

在本发明所述的新型机器人视觉系统中，所述电源模块还包括第四电容，所述第四电容的一端与所述第一三极管的集电极连接，所述第四电容的另一端与所述第一mos管的栅极连接，所述第四电容的电容值为420pf。

在本发明所述的新型机器人视觉系统中，所述电源模块还包括第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第一三极管的发射极连接，所述第五电阻的另一端接地，所述第五电阻的阻值为36kω。

在本发明所述的新型机器人视觉系统中，所述第一三极管为npn型三极管.

在本发明所述的新型机器人视觉系统中，所述第一mos管为n沟道mos管。

实施本发明的新型机器人视觉系统，具有以下有益效果：由于设有深度相机、红外热像仪、imu模块、温度传感器和电源模块；电源模块包括电源输入端、第三二极管、第二电阻、第一mos管、第一三极管、第一电阻、第一稳压管、直流电源、第一电容、第三电阻、第三电容、第二二极管、第二电容、第四电阻和变压器，该电源模块与传统机器人视觉系统的供电部分相比，其使用的元器件较少，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本，另外，第四电阻和第三二极管均用于进行限流保护，因此电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明新型机器人视觉系统一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中电源模块的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明新型机器人视觉系统实施例中，该新型机器人视觉系统的结构示意图如图1所示。图1中，该新型机器人视觉系统包括深度相机1、红外热像仪2、imu模块3、温度传感器4和电源模块5，其中，深度相机1、红外热像仪2、温度传感器4和电源模块5均与imu模块3连接，红外热像仪2还与深度相机1连接，深度相机1包括摄像头11、设于摄像头11前端的滤光片12和用于发射红外线的红外发射二极管13，imu模块3包括陀螺仪31和加速度计32，陀螺仪31用于采集深度相机1和红外热像仪2的转动角度和角速度信息，加速度计32用于采集深度相机1和红外热像仪2的加速度信息。

具体而言，深度相机1用于获取机器人周围环境中物体的深度信息，红外热像仪2用于检测环境中物体的红外热像图，并结合物体的深度信息判断物体的形态和位置。深度相机1与红外热像仪2均位于机器人头部。其中，红外热像仪2是利用红外探测器和光学成像物镜接收被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。即红外热像仪2将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像，热图像上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。

红外热像仪2与与深度相机1之间信息交互，深度相机1采集物体的深度信息，机器人根据红外热像仪2所提供的热像分布图以及深度相机1提供的深度信息，可快速精准地判断出所述物体的形态和位置。即使机器人处于黑暗环境下或者环境物体处于隐蔽的情况下，本发明依然能够协助机器人实现准确定位和避障。

imu模块3用于采集深度相机1与红外热像仪2的位姿信息，该位姿信息包括转动角度、角速度、角加速度等，位姿信息的采集，目的在于向机器人的控制系统实时反馈深度相机1与红外热像仪2的位姿状态，便于实时控制。

滤光片12用于过滤可见光，红外发射二极管13用于向外发射红外线，红外线经物体表面反射后穿过滤光片12被摄像头11接收，摄像头11利用视觉差对物体坐标进行定位。由于可见光条件下，摄像头11所拍摄的物体与实际物体具有一定差异，而在纯红外线条件下则可解决该问题，因此滤光片12将可见光过滤之后，深度相机1对物体的深度信息采集更为精确。同理的，黑暗环境下，该深度相机1同样可以采集物体深度信息。

图2为本实施例中电源模块的电路原理图，图2中，该电源模块5包括电源输入端vin、第三二极管d3、第二电阻r2、第一mos管m1、第一三极管q1、第一电阻r1、第一稳压管d1、直流电源vcc、第一电容c1、第三电阻r3、第三电容c3、第二二极管d2、第二电容c2、第四电阻r4和变压器t，电源输入端vin与第三二极管d3的阳极连接，第三二极管d3的阴极分别与第二电阻r2的一端和第一mos管m1的漏极连接，第一mos管m1的栅极分别与第一三极管q1的集电极、第二电阻r2的另一端和第一稳压管d1的阴极连接，第一三极管q1的基极分别与第一电阻r1的一端、第三电容c3的一端和第二二极管d2的阴极连接，第一电阻r1的另一端、第一三极管q1的发射极、第一稳压管d1的阳极和第三电容c3的另一端均接地，第一mos管m1的源极分别与第一电容c1的一端、直流电源vcc和第三电阻r3的一端连接，第一电容c1的另一端接地，第三电阻r3的另一端分别与第二二极管d2的阳极、第二电容c2的一端和第四电阻r4的一端连接，第四电阻r4的另一端与变压器t的初级线圈的一端连接，第二电容c2的另一端和变压器t的初级线圈的另一端均接地。

该电源模块5与传统机器人视觉系统的供电部分相比，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，第四电阻r4为限流电阻，用于进行限流保护，第三二极管d3为限流二极管，用于进行限流保护，因此电路的安全性和可靠性较高。值得一提的是，本实施例中，第三二极管d3的型号为l-1822，第四电阻r4的阻值为42kω，当然，在实际应用中，第三二极管d3也可以采用其他型号具有类似功能的二极管，第四电阻r4的阻值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第四电阻r4的阻值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

当电源输入端vin接入输入电源后，电源输入端vin经第三二极管d3、第二电阻r2和第一稳压管z1给第一mos管m1的栅极-源极供电，从而第一mos管m1导通，电源输入端vin经第三二极管d3、第一mos管m1对第一电容c1充电，第一电容c1的电压即直流电源vcc，由主控制器25控制的变压器t的初级线圈产生电压，此电压同时经过第四电阻r4、第三电阻r3对主控制器25提供电源，该电压还流经第二二极管d2对第三电容c3充电作为第一延时电路，第三电容c3充满之后，第一三极管q1因第一电阻r1上的电压而导通，从而切断电源输入端vin为imu模块3供电，大大地减小电路的功耗。

本实施例中，第一三极管q1为npn型三极管，第一mos管m1为n沟道mos管。当然，在实际应用中，第一三极管q1也可以为pnp型三极管，第一mos管m1也可以为p沟道mos管，但这时电路的结构也要相应发生变化。

本实施例中，该电源模块5还包括第四电容c4，第四电容c4的一端与第一三极管q1的集电极连接，第四电容c4的另一端与第一mos管m1的栅极连接。第四电容c4为耦合电容，用于防止第一三极管q1与第一mos管m1之间的干扰，以进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第四电容c4的电容值为420pf，当然，在实际应用中，第四电容c4的电容值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第四电容c4的电容值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

本实施例中，该电源模块5还包括第五电阻r5，第五电阻r5的一端与第一三极管q1的发射极连接，第五电阻r5的另一端接地。第五电阻r5为限流电阻，用于进行限流保护，当第一三极管q1的发射极电流较大时，通过该第五电阻r5可以降低第一三极管q1的发射极电流的大小，使其保持在正常工作状态，而不至于因电流太大导致烧坏电路中的元器件。值得一提的是，本实施例中，第五电阻r5的阻值为36kω，当然，在实际应用中，第五电阻r5的阻值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第五电阻r5的阻值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

总之，本实施例中，该电源模块5与传统机器人视觉系统的供电部分相比，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，该电源模块5中设有限流电阻，因此电路的安全性和可靠性较高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。