基于激光掃描原理的路徑檢測方案

　　激光管驅(qū)動(dòng)電路：用于驅(qū)動(dòng)激光管發(fā)出激光束。由于激光管的輸出功率受溫度影響較大，故通常在激光管內(nèi)部設(shè)有一個(gè)光敏二極管，以監(jiān)測激光功率。驅(qū)動(dòng)電路使用此光敏二極管的輸出信號(hào)構(gòu)成功率閉環(huán)控制電路，從而穩(wěn)定激光管的輸出功率。

　　振鏡驅(qū)動(dòng)電路：振鏡驅(qū)動(dòng)電路用于驅(qū)動(dòng)電磁線圈產(chǎn)生大小、方向可控的磁力，作用在反射鏡背面的永磁鐵上，從而控制振鏡的往復(fù)運(yùn)行，形成掃描線。同時(shí)，振鏡驅(qū)動(dòng)電路還輸出一個(gè)用于指示掃描起始的同步信號(hào)，用于后續(xù)信息處理。

　　電流—電壓轉(zhuǎn)換電路(I/V轉(zhuǎn)換電路)：光敏二極管所產(chǎn)生的是隨光強(qiáng)變化的電流，為便于后續(xù)電路處理，設(shè)置電流—電壓轉(zhuǎn)換電路，將光強(qiáng)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。

　　二值化：由光強(qiáng)轉(zhuǎn)換得到的電壓信號(hào)，經(jīng)過動(dòng)態(tài)閾值比較器，轉(zhuǎn)換成0或1的二值化數(shù)字信號(hào)，分別指示了條碼中的黑線與白區(qū)，最后由外部條碼解碼系統(tǒng)得到條碼信息。

　　硬件電路

　　電路設(shè)計(jì)目的

　　激光條碼掃描器輸出的信號(hào)并不能直接用于賽道路徑檢測，主要原因如下。

• 　　為了準(zhǔn)確檢測到寬度為mil級(jí)的條碼，激光掃描器的光源光斑直徑非常小，其二值化輸出信號(hào)對(duì)被測物十分敏感，以至于賽道上的黑斑、破損、縫隙等均可能導(dǎo)致錯(cuò)誤輸出，給后續(xù)的處理帶來了困難，也大大降低了可靠性。
• 　　出于安全考慮，小型激光條碼掃描器都使用小功率的半導(dǎo)體激光管，功率通常不會(huì)超過5mW，檢測距離有限，并且使用時(shí)要求光束盡可能與條碼面垂直，以獲得足夠的反射光。為了使小車獲得足夠的前瞻，我們希望其檢測距離能達(dá)到70cm左右(自車頭開始計(jì))，并且為了穩(wěn)定重心，希望掃描器的安裝位置盡可能低，這勢必增大掃描線與賽道垂直面間的夾角，掃描器的反射光將大幅減少，使掃描器的檢測距離與要求相差甚遠(yuǎn)。

　　為了解決這些問題，我們僅利用掃描器的光學(xué)系統(tǒng)和振鏡驅(qū)動(dòng)電路，自行設(shè)計(jì)其他附屬電路，主要設(shè)計(jì)如下。

• 　　直接從掃描器中的I/V轉(zhuǎn)換電路引出光強(qiáng)信號(hào)，結(jié)合其掃描同步信號(hào)，利用自行設(shè)計(jì)的電路完成賽道檢測的硬件電路部分。
• 　　將原掃描器上的小功率激光二極管更換成相同波長、同種封裝的大功率激光二極管。我們使用的是50mW的激光二極管，但原先的驅(qū)動(dòng)電路不能與之匹配，故自行設(shè)計(jì)了激光驅(qū)動(dòng)電路，并稍稍調(diào)整激光二極管的安裝位置，有意使其偏離準(zhǔn)直透鏡的焦點(diǎn)位置，從而使掃描線適當(dāng)加粗，降低掃描器對(duì)干擾目標(biāo)的敏感度。