Robot do duong bang xu ly anh

Robot do duong bang xu ly anh Robot nhoùm thöïc hieän ñeà taøi ñaõ ñöa ra phöông aùn söû duïng moät maùy tính saùch tay, webcam vaø phaàn meàm Matlab keát hôïp vôùi robot thoâng thöôøng ñeå cheá taïo thaønh “ Robot doø ñöôøng baèng phöông phaùp xöû lyù aûnh “ Vôùi phöông aùn treân chuùng ta hoaøn toaøn coù theå chuû ñoäng veà thieát bò nhö: webcam, maùy tính. Beân caïnh ñoù, phaàn meàm maø nhoùm thöïc hieän ñeà taøi söû duïng ñeå xöû lyù aûnh laø phaàn meàm Matlab ñaây laø phaàn meàm raát thoâng duïng vôùi caùc sinh vieân ngaønh kyõ thuaät.

MỤC LỤC

Mở đầu 2

I Đặt vấn đề 2

II Nhiệm vụ của đề tài 3

III Các bước thực hiện 4

IV Giá trị thực tiễn 4

V Nội dung đề tài 4

Phần 1: Lý thuyết liên quan 5

I Ánh sáng và màu sắc 6

II Giao tiếp qua cổng com (giao diện RS – 232) 9

III Phương pháp kết nối máy tính với camera 12

Phần 2: Phương pháp thực hiện và kết quả 13

I Phương pháp thực hiện 14

II Thực nghiệm 19

III Hướng phát triển 22

Phụ lục 23

Tài liệu tham khảo 30

MỞ ĐẦU

I ĐẶT VẤN ĐỀ :

Ngày nay công nghệ xử lý ảnh được sử dụng rộngrãi và phát triễn mạnh tại các nước Mỹ, Nhật, TrungQuốc … trong các lĩnh vực như : nhận dạng mặtngười,nhận dạng dấu vân tay,nội soi trong lĩnh vực y tế…và gần đây là ứng dụng công nghệ xử lý ảnh trongcuộc thi sáng tạo Robot Châu Á Thái Bình Dương 2007 vàcả tại cuộc thi sáng tạo Robot Việt Nam 2007 các độiđến từ Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự đã sử dụng kỹthuật này thay thế cho kỹ thuật dò line và hiệu quảmang lại là rất tốt

Ứng dụng kỹ thuật này cho bài toán di chuyển củarobot sẽ gồm các bước:

 Thu thập ảnh (chụp từ webcam)

 Aûnh sẽ được đưa vào máy tính xử lý

 Đưa ra kết luận về vị trí của đối tượng để quyếtđịnh hoạt động của robot

Tuy nhiên điều đáng tiếc là mức độ triễn khai kỹthuật này chưa tốt do vấn đề phần mềm nên các robot

di chuyển quá chậm chưa đáp ứng được nhu cầu thi đấucấp thiết trên sân Bên cạnh đó, các thiết bị này đượcnhập từ nước ngoài khá đặc biệt nên khó sử dụngvà rất đắt tiền

Hình: Bộ thiết bị xử lý ảnh nhập ngoại

Ở Việt Nam công nghệ này đã được biết đến từ lâunhưng chỉ đựơc ứng dụng trong lĩnh vực công nghệ thôngtin như sản phẩm VNDorc (nhận dạng text) … của ViệnKhoa Học Công Nghệ

Năm 2007 Tập đoàn FPT, nhà bảo trợ về kỹ thuậtcho cuộc thi Robocon tại Việt Nam cũng triển khai chươngtrình tập huấn cho các đội tham dự về công nghệ xử lýảnh, nhưng do đây là công nghệ mới và khó nên sựtiếp cận của các đội với công nghệ này chưa cao vàrất khó để có thể làm chủ được công nghệ Vì vậy,cả hai đội BKDC (Đại học Bách Khoa Đà Nẵng) và DT03(Đại học Công Nghiệp Hà Nội) đều từ chối sử dụng.Từ những khó khăn trên của các đội tham dự cuộcthi sáng tạo Robot nhóm thực hiện đề tài đã đưa raphương án sử dụng một máy tính sách tay, webcam vàphần mềm Matlab kết hợp với robot thông thường để

chế tạo thành “ Robot dò đường bằng phương pháp xử lý ảnh “

Với phương án trên chúng ta hoàn toàn có thể chủđộng về thiết bị như: webcam, máy tính Bên cạnh đó,phần mềm mà nhóm thực hiện đề tài sử dụng để xửlý ảnh là phần mềm Matlab đây là phần mềm rấtthông dụng với các sinh viên ngành kỹ thuật

II NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI :

Đề tài nghiên cứu, thiết kế và thi công một robotcó khả năng quan sát đường đi bằng kỹ thuật xử lýảnh, nhận dạng được “quà” của đội mình và đối phươngtừ đó đưa ra các thao tác phù hợp Ứng dụng trong cáccuộc thi Robocon (nếu thích hợp)

Phương pháp thực hiện được mô tả như sau:

Hình: Sơ đồ khối của robot

tính

Board điều

Robot sẽ được làm bằng nhôm tương đối giống vớicác robot thường được thực hiện, nhưng trên robot có gắnthêm một camera thực hiện thu ảnh và truyền về mộtmáy tính xách tay qua ngõ USB Trên máy tính có mộtphần mềm sẽ thực hiện xử lý ảnh thu được để xácđịnh vị trí của đối tượng (“quà”) sau đó sẽ đưa ra cácquyết đình về thao tác của robot thông qua cổng COM(RS232) Mạch điều khiển nhận các thông tin điều khiểnvà thực hiện các lệnh và thông báo kết quả thựchiện về phần mềm xử lý ảnh.

III CÁC BƯỚC THỰC HIỆN

Gồm 3 phần chính:

 Thiết kế và thi công phần cơ khí

_ Cơ cấu di chuyển

_ Cơ cấu tác động lên đối tượng

 Thiết kế và thi công mạch điều khiển

_ Khối điều khiển động cơ

_ Khối cảm biến

_ Khôi giao tiếp giữa máy tính và mạch điều khiển( RS232)

 Xây dựng phần mềm xử lý ảnh trên công cụ MatlabNhận dạng đối tượng bằng phương pháp nhận dạngmàu Không giống như những yêu cầu của côngnghệ xử lý ảnh như trong lĩnh vực nhận dạng mặtngười hay nhận dạng dấu vân tay, trong cuộc thiRobocon thì trên sân thi đấu thông thường chỉ có 2màu chính đó là xanh và đỏ nên nhóm thực hiện đềtài đã chọn phương án trên nhằm làm đơn giản phầnmềm xử lý ảnh, giúp cho việc xử lý trở nên nhanhchóng hơn

IV GIÁ TRỊ THỰC TIỄN:

Chúng ta đã biết, các robot sử dụng trong các cuộcthi Robocon chủ yếu dò đường bằng phương pháp dò linehoặc được lập trình theo các quỹ đạo xác định trước.Các phương pháp này có ưu điểm là nhanh chóng vàtương đối chính xác Nhưng có khuyết điểm là không thểthay đổi theo tình huống trên sân thi đấu hoặc vị trí củađối tượng (“quà”) chưa được xác định trước

Do tính cạnh tranh nên kỹ thuật xử lý ảnh mà cácđội tham dự cuộc thi Robocon đã sử dụng không đượccông bố rộng rãi, bên cạnh đó giá thành của cácthiết bị chuyên dụng này là khá cao Nhóm thực hiệnđề tài đưa ra phương án trên nhằm tạo tiền đề ngiêncứu về kỹ thuật xử lý ảnh cho các đội tham dự cuộcthi Robocon của trường Đại Học Lạc Hồng

V NỘI DUNG ĐỀ TÀI:

Nội dung đề tài gồm các phần chính sau:

Mở đầu: Giới thiệu đề tài

Phần 1: Lý thuyết liên quan

Giới thiệu tóm tắt một số lý thuyết sử dung trongđề tài:

 Aùnh sáng và máu sắc

 Giao tiếp qua cổng COM

 Giao tiếp qua cổng USB

Phần 2: Thực nghiệm và kết quả

Giới thiệu phương pháp thực hiện và kiểm tra kếtquả:

 Phương pháp thực hiện

 Mô hình thực nghiệm

 Phương pháp thực nghiệm

 Nhận xét kết quả

PHẦN 1

LÝ THUYẾT LIÊN QUAN

I ÁNH SÁNG VÀ MÀU SẮC

1 Hệ thống màu RGB

Nhiều thực nghiệm đã xác định rằng, cĩ thể nhận được gần như tất cả cácmàu sắc tồn tại trong thiên nhiên bằng cách trộn 3 chùm ánh sáng màu đỏ , màulục và màu lam theo các tỉ lệ xác định Để giải thích điều này, cho đến naynhiều nhà khoa học đã đề ra các thuyết khác nhau về cơ chế cảm thụ màu củamắt người trong đĩ thuyết 3 thành phần cảm thụ màu được cơng nhận rộng rãihơn cả

Theo thuyết 3 thành phần cảm thụ màu, trên võng mạc tồn tại ba loại phần

tử nhạy cảm với ánh sáng là các tế bào hình chĩp Các loại phần tử này cĩ phảnứng khác nhau đối với ánh sáng cĩ bước sĩng khác nhau Do đặc điểm của baloại tế bào này,nên bất kì màu sắc nào cũng cĩ thể tổng hợp được từ ba màu cơbản Cho đến nay tuy khoa giải phẫu vẫn chưa phat minh được ba loại tế bàonhạy cảm với ánh sáng cĩ bước sĩng khác nhau đĩ, nhưng quá trình thựcnghiệm lại rất phù hợp với lý thuyết này, nên nĩ vẫn được sử dụng

Trong thực tế, tuy ánh sáng đồng thời kích thích ba tế bào hình chĩp,nhưng tùy theo bước sĩng,các dạng tế bào hình chĩp được kích thích khácnhau Sự cảm thụ màu được quyết định bởi mức độ kích thích của các tế bàohình chĩp Giá trị tổng năng lượng kích thích cho cả ba tế bào cho ta cảm giác

về độ sáng,cịn tỉ lệ giữa chúng tạo ra cảm giác tính màu

Sau khi thuyết ba màu ra đời thì giả thuyết là tồn tại một nhĩm màu cơbản Nhiều nhà thực nghiệm đã làm nhiều thí nghiệm để chứing minh, ngàynay đã rõ ràng là khơng phải chỉ tồn tại một nhĩm màu cơ bản, mà cĩ thể chọn

ba màu bất kì làm ba màu cơ bản

Tổ hợp ba màu được xem là ba màu cơ bản khi chúng thỏa mãn yêu cầu:

ba màu đĩ độc lập tuyến tính Nghĩa là, trộn hai màu bất kỳ trong ba màu đĩtrong điều kiện bất kỳ, theo tỷ lệ bất kỳ đều khơng thể tạo ra màu thứ ba

Vấn đề là chọn ba màu nào làm ba mau cơ bản để tổng hợp màu chính xáchơn và được nhiều màu hơn Nếu màu cơ bản chỉ cĩ các trị số dương thì sốlượng màu tổng hợp được sẽ bị hạn chế Ngược lại, nếu các màu cơ bản cĩ cảtrị số âm thì cĩ thể tổng hợp được mọi màu bất kỳ nào

Đã cĩ nhiều tổ hợp ba màu được đề nghị sử dụng để tiêu chuẩn hĩa việc

đo màu trên thế giới, dựa vào các kết quả thực nghiệm CIE đã quy định ba màu

cơ bản và ngày nay được sử dụng rộng rãi, gọi là hệ so màu R, G, B Ba màu

cơ bản đĩ là:

Màu đỏ, ký hiệu bằng chữ R (Red), cĩ bước sĩng

Màu lục, ký hiệu bằng chữ G (Green), cĩ bước sĩng

Màu lam, ký hiệu bằng chữ B (Blue), cĩ bước sĩng

Mỗi màu cơ bản cĩ một màu phụ tương ứng, mà khi trộn với màu cơ bảncủa nĩ sẽ tạo ra màu trắng Màu phụ của màu đỏ là màu lơ, màu phụ của màulục là màu mận chín và màu phụ của màu lam là màu vàng

Tổng hợp các kết quả nghiên cứu của các cơng trình nghiên cứu về trộn bamàu cơ bản, nhà tốn học người Đức H.Grasman đã phát biểu ba định luất vềtrộn màu như sau:

Định luật thứ nhất: “Bất kỳ một màu sắc nào cũng có thể tạo được bằngcách trộn ba màu cơ bản độc lập tuyến tính đối với nhau” Định luật này thuđược từ phương trình:

khi thay đổi công suất các nguồn bức xạ mà giữ nguyên tỉ lệ công suấtgiữa các bức xạ chuẩn đó thì màu tạo ra bằng cách trộn sẽ không thay đổi sắc

độ, chỉ có sự thay đổi về công suất của màu tổng hợp mà thôi Vậy tỷ lệ R:G:Bquyết định về chất và độ lớn R, G, B quyết định về lượng của màu tổng hợp S

Sự biến đổi liên tục tỷ lệ R:G:B sẽ tạo nên sự biến đổi liên tục sắc độ của bức

xạ tổng hợp

Từ những nhận xét trên, Grasman đưa ra định luật thứ hai về trộn màu:

“Sự biến đổi liên tục của các bức xạ có thể tạo nên màu khác” Nói cách khác:

“Sự biến đổi liên tục của các hệ số công suất của các màu cơ bản sẽ dẫn đến sựbiến đổi liên tục của màu sắc tổng hợp, nó chuyển từ màu này sang màu khác”.Nếu hai màu S1, S2 có các thành phần như sau:

hai màu đó được trộn lại để thành màu S3 thì các thành phần của S3 sẽ là:

Như vậy, các thành phần của màu hỗn hợp bằng tổng các thành phần củamàu được cộng mắt người được coi có đặc tính tuyến tính, thực hiện đượcphương pháp xếp chồng để xác định màu sắc hỗn hợp Đó là kết luận rút ra từđịnh luật thứ ba của Grasman: “Màu sắc tổng hợp của một số bức xạ khôngphải được xác định bởi đặc tính phổ của các bức xạ được trộn mà được xácđịnh bởi màu sắc thành phần của các bức xạ đó” Nói cách khác: “Để xác địnhmàu sắc của bức xạ tổng hợp, phải xác định được thành phần các màu sắc cơbản của các bức xạ được trộn”

2 Hệ thống màu HSI

Không gian màu RGB có hạn chế lớn nhất làkhông phù hợp với cách con người cảm nhận vềmàu sắc Do đó, không phù hợp với việc nhận dạngmàu sắc

Hệ thống màu HSI mã hóa thông tin màu sắcbằng cách chia giá trị Intensity I từ hai giá trị được mãhóa thuộc về độ hội tụ của màu: Hue – H vàSaturation – S

Không gian màu HSI gồm ba thành phần: Hue đượcđịnh nghĩa có giá trị trong khoảng , mang thông tinvề màu sắc Saturation có giá trị , mang giá trị vềđộ thuần khiết của thành phần Hue Intensity mangthông tin về độ sáng của điểm ảnh Ta có thể hìnhdung không gian màu HSI như là vật hình nón Với trụcchính biểu diễn cường độ sáng Intensity Khoảng cáchđến trục biểu thị độ tập trung Saturation Góc quanhtrục biểu thị cho sắc màu Hue

Hệ thống màu HSI có sự phân chia rõ rệt giữaánh sáng và màu sắc Do đó có khả năng rất lớncho việc so sánh màu sắc

Công thức chuyển đổi từ không gian màu RGBsang không gian màu HSI như sau:

II GIAO TIEÁP QUA COÅNG COM (GIAO DIEÄN RS – 232)

Chuẩn RS-232C định nghĩa giao diện logic, điện và cơ giữa một DTE(data terminal equipment) và một DCE (data carrier equipment) DTE thườngđược tạo thành bởi một máy tính và DCE thường được tạo thành bởi mộtmodem Chuẩn RS-232C định nghĩa 25 đường giữa DTE và DCE và hầu hếtcác đường này được dành riêng cho việc truyền dữ liệu đồng bộ Ở đây ta chỉtrình bày việc truyền dữ liệu nối tiếp không đồng bộ Với mục đích này chỉ có

11 tín hiệu của RS-232C được cần đến Hơn nửa, IBM định nghĩa một kết nối 9chân cho các giao diện nối tiếp nên có 2 tín hiệu thường hiện diện trong chuẩnRS-232C được bỏ qua Bảng sau trình bày các tín hiệu và các chân ra của cácđầu cắm 25 chân và 9 chân

8 1 DCD DCE DTE Data carrier detect

20 4 DTR DTE DCE Data terminal ready

DTE DCE Data signal rate detector

Trên bộ kết nối 9 chân, bảo vệ đất (protective ground) và đường phát hiệntốc độ dữ liệu (data signal rate detective) được bỏ qua, 9 tín hiệu còn lại đủ đểtrao đổi dữ liệu nối tiếp không đồng bộ giữa một DTE và một DCE phù hợpvới chuẩn RS-232C Các chân 3/2 và 2/3 truyền dữ liệu, còn các chân còn lạicho các tín hiệu điều khiển

Để điều khiển việc truyền dữ liệu giữa DTE và DCE, 5 tín hiệu điều khiểnRTS (chân 4/7), CTS (chân 5/8), DCD (chân 8/1), DSR (chân 6/6) và DTR(chân 20/4) được sử dụng

Ý nghĩa của các tín hiệu và việc sử dụng chúng như sau:

Tín hiệu này gửi đi từ DCE đến DTE để chỉ ra rằng DCE sẵn sàng nhận

dữ liệu từ DTE Thông thường DCE tích cực tín hiệu CTS để trả lời cho việctích cực tín hiệu RTS từ DTE Nếu DCE đã tích cực tín hiệu CTS, DTE có thểbắt đầu phát dữ liệu

RTS và CTS phân phối các vai trò của hai thành phần truyền thông là thiết

bị phát và thiết bị thu ở chế độ kết nối bán song công (half duplex) và chuyểnđổi hai thành phần cho nhiệm vụ phát và thu Như vậy RTS và CTS hình thànhcác tín hiệu bắt tay

DCD (data carrier detect)

DCE tích cực tín hiệu DCD nếu DCE phát hiện tín hiệu sóng mang từđích (một thiết bị ghép với DCE) và việc kết nối với đích sẽ được thiết lập tínhiệu DCD duy trì mức tích cực trong khi việc kết nối được thiết lập Trong chế

độ bán song công chỉ có DCE của thiết bị thu gửi đi tín hiệu DCD tích cực

DSR (data set ready)

DCE (thường là modem) nhờ vào tín hiệu DSR tích cực sẽ thông báo DTErằng DCE đã chuyển sang họat động đã hòan tất mọi chuẩn bị cho việc kết nốivới đích (một thiết bị ghép với DCE) và vó thể truyền thông với DTE Cụm từ

“data set” có nghĩa là một thiết bị dữ liệu đầu cuối bên ngòai

DTR (data terminal ready)

Tín hiệu này gửi đi từ DTE chỉ ra rằng DTE sãn sàng và thường được tíchcực khi DTE được cấp điện sau đó DCE có thể được kết nối với đường nàynhưng tín hiệu DTR không yêu cầu một cách rõ ràng việc kết nối này; điều nàyđược thực hiện bởi tín hiệu RTS

Một khi việc kết nối giữa DTE và DCE đã được thiết lập, tín hiệu DTRphải duy trì mức tích cực trong suốt thới gian kết nối Như vậy DTR và DSRchịu trách nhiệm thiết lập kết nối còn RTS và CTS chịu trách nhiệm điều khiểntruyền dữ liệu (cũng hướng truyền trong trường hợp kết nối theo chế độ bánsong công ) Không có tín hiệu DTR tích cực, các tín hiệu RTS và CTS không

có tác dụng gì cả; DCE sẽ không đáp ứng với các tín hiệu điều khiển và khôngphát hay nhận dữ liệu Như vậy DTR giống như một chuyển mạch chính DTRhoặc DSR không tích cực sẽ làm dừntg việc kết nối , nhưng ta cần lưu ý là tínhiệu RI họat động độc lập với DTR; một modem có thể tích cực tín hiệu RIngay cả khi tín hiệu DTR không tích cực

Tín hiệu RI (ring indicator)

Thông báo với DTE rằng tín hiệu rung chuông xuất hiện ở DCE Đây làtrường hợp, thí dụ, một hệ thống máy tính bên ngòai gọi modem thông quađường dây điện thọai khi hệ thống ngòai muốn thiết lập kết nối với PC của ta.Nếu ta thao tác một cơ sở dữ liệu chung, PC của ta có thể quay số cở sở dữ liệuthông qua mạng điện thọai và tìm nạp dữ liệu

Thêm vào đó, bộ kết nối 25 chân có thể truyền tín hiệu DSRD (data signalrate detector, chân 23) cho phép chuyển đổi giữa hai tốc độ baud khác nhau.Tín hiệu này có thể được truyền giữa DTE và DCE theo cả hai hướng, thí dụ cóthể DTE yêu cầu DCE chọn tốc độ baud cao hoặc có thể DCE thông báo choDTE về tốc độ baud của kênh truyền Việc sử dụng 5 tín hiệu điều khiển cókhác nhau tùy thuộc vào chế độ kết nối Phần sau đây thảo luận về ý nghĩa vàviệc sử dụng các tín hiệu điều khiển cho các kết nối đơn công ( simplex), bánsong công (half-duplex) và song công (full-duplex)

Kết nối đơn công

Về nguyên tắc ta có hai khả năng : truyền dữ liệu từ DTE đến DCE hoặcngược lại Trong trường hợp đầu chỉ có DTE truyền dữ liệu đến DCE thôngqua đường TD Đường RD không được kết nối DCE không sử dụng RTS hoặcDTE giữ tín hiệu RTS luôn luôn tích cực Tương tự DTE không sử dụng tínhiệu “trả lời” CTS từ DCE hoặc DCE luôn luôn giữ CTS ở mức tích cực DCEluôn luôn xuất tín hiệu DCD không tích cực do DCE chỉ có thể nhận dự liệu từDTE và truyền dữ liệu đến đích (một thiết bị ghép với DCE), DCE không thểnhận tín hiệu sóng mang dữ liệu từ đích DSR hoặc luôn luôn tích cực hoặcđược tích cực khi đích được gọi

Trong trường hợp thứ hai, chỉ có DCE truyền dữ liệu đến DTE thông quađường RD, đường TD không được kết nối DCE không sử dụng RTS hoặcDTE giữ tín hiệu RTS luôn tín cực Tương tự DTE không sử dụng tín hiệu “trảlời” CTS từ DCE hoặc DCE luôn giữ CTS ở mức tích cực DCE có thể xuất tínhiệu DCD tích cực khi DCE phát hiện một tín hiệu sóng mang từ thiết bị bênngoài và truyền dữ liệu đến DTE

Kết nối bán song công

Trong kết nối bán song công, cả DTE lẫn DCE đều có thể hoạt động nhưthiết bị thu và thiết bị phát nhưng chỉ có một đường dữ liệu hợp lệ, đường nàyđược DTE và DCE luân phiên sử dụng Các đường TD và RD sẽ phát và nhận

dữ liệu theo cách sắp xếp rõ ràng Để gán vai trò là thiết bị phát và thiết bị thugiữa DTE và DCE, các tín hiệu điều khiển bắt tay RTS và CTS được sử dụng.Nếu DTE muốn hoạt động như thiết bị phát, DTE sẽ tích cực RTS và chờtrả lời của DCE thông qua đường CTS Bây giờ dữ liệu có thể được trao đổitrong đó DTE đang phát và DCE đang thu, trong trường hợp ngược lại DCEhoạt động như thiết bị phát và DTE hoạt động như thiết bị thu

Kết nối song công

Hầu hết các modem của PC đều hoạt động song công và truyền dữ liệutheo cả hai hướng đồng thời, do vậy DTE và DCE đồng thời hoạt động phát vàthu dữ liệu Về mặt vật lý, hoặc cả hai đường dữ liệu thực sự hiện hiện hoặc chỉtồn tại hai kênh logic riêng biệt là điều không quan trọng Điều quan trọng làkhông có thiết bị nào trong hai thiết bị phát (và đồng thời trong hai thiết bị thu)cần chờ để được phép truyền dữ liệu bởi thiết bị còn lại các tín hiệu RTS vàCTS không còn ý nghĩa, RTS thường không được sử dụng hoặc luôn được tíchcực, và cũng như vây cho CTS Hơn nữa, tín hiệu DSR cũng luôn được phéptrên hầu hết các modem, nhưng trên các DCE khác DSR chỉ có thể tích cực nếumọi việc chuẩn bị cho việc kết nối với thiết bị đích (một thiết bị ghép với DCE)

đã hoàn tất Tín hiệu này thường được tích cực bởi DCE chỉ khi DCE phát hiện

có tín hiệu sóng mang từ thiết bị đích

Các mức logic của RS-232C và tốc độ truyền

Không giống như các tín hiệu logic thường sử dụng trong PC, các tín hiệucủa RS-232C là các tín hiệu lưỡng cực (bipolar) Với các tín hiệu ngõ ra, giá trịđiện áp cho logic 1 ở giữa +5V và +15V còn giá trị điện áp cho logic 0 ở giữa -5V và -15V Với các tín hiệu ngõ vào, giá trị điện áp cho logic 1 ở giữa +3V và+15V còn giá trị điện áp cho logic 0 ở giữa -3V và -15V Tầm điện áp mở rộng

hơn và điện áp cực đại tương đối cao cho phép truyền tín hiệu khơngnhiễu trên những khoảng cách khá xa.

Chuẩn RS-232C cho phép truyền dữ liệu ở tốc độ lên đến 20000 baundtương ứng với cá đặc tính chuẩn này, tuy nhiên các chip giao tiếp nối tiếp trong

PC cĩ thể hoạt động với tốc độ lên đến 115200 baund nếu các đường cáp giữaDTE và DCE khơng qua dài Ta khơng thể cĩ tốc độ truyền dữ liệu cao hơn bởicác chip giao tiếp nối tiếp UART 8250/16450/16550 khơng thể tạo ra tốc độbaund cao hơn

III PHƯƠNG PHÁP KẾT NỐI MÁY TÍNH VỚI

CAMERA

Kết nối qua ngõ USB và bằng ngơn ngữ lập trình Matlab

Matlab sử dụng toolbox Image acquisition để bắt ảnh video từ camera vàomáy tính thơng qua đường USB, Fire wire, card PCI frame grabber hoặc TVtuner card

Matlab ghép nối với camera thơng qua các adaptor driver sau:

 ‘dt’: adaptor cho thiết bị của hãng Data Translation

 ‘mattrox’: adaptor cho thiết bị của hãng Matrox Electronic Systems.Ltd

 ‘winvideo’: adaptor cho các thiết bị cĩ driver WDM (windows drivermodel) hay VFW (video for windows)

Lệnh imaqwhinfo cung cấp thơng tin loại adaptor các thiết bị đã cài đặttrên máy tính

Lệnh info = imaqwhinfo(‘adaptor name’) cho thơng tin cụ thể của thiết bịnhư deviceID

Lệnh dev_info = imaqwhinfo(‘adaptor name’,deviceID) cung cấp thơngtin về định dạng của tín hiệu video (video format)

Sau khi xác định các thơng tin cần thiết dùng lệnh vid =videoinput(‘adaptor name’) để xác định đối tượng nhận là video, đối tượng này

cĩ thể gồm nhiều nguồn video nếu card frame grabber cĩ nhiều kênh

Các tính chất của chúng cĩ thể nhận được bằng hàm get(vid) và thay đổibằmg hàm set Ví dụ, lệnh set(vid,’TriggerRepeat’,inf) nhận ảnh liên tục, lệnhget(vid,’VideoFormat’) và get(vid,’VideoResolution’) lần lượt cho thơng tin vềdạng ảnh và kích thước ảnh

Hàm start(vid) bắt đầu nhận tín hiệu video dạng hình và âm thanh xen lẫn(AVI – audio video interleaved) rồi ghi vào bộ nhớ hoặc vào đĩa (tính chấtLoggingMode) Tính chất TriggerType dùng để điều khiển việc nhận ảnh, giátrị mặc định là immediate, nghĩa là nhận ảnh ngay sau lệnh start

Lệnh frame = getsnapshot(vid) đưa một khung ảnh vào workspace, sau đĩlệnh image(frame) sẽ hiển thị lệnh bắt được Muốn lấy nhiều khung hình thìsau khi dùng hàm start dùng lệnh getdata, peekdata, imaqmontage

PHẦN 2

THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ

I Phương pháp thực hiện:

Theo kế hoạch, robot sẽ được làm bằng nhôm, trênrobot có gắn thêm một camera thực hiện thu ảnh vàmột máy tính xách tay thực hiện xử lý ảnh thu được đểxác định vị trí của đối tượng (“quà”) sau đó điều khiểnrobot theo hướng của đối tượng

Hiện tại, do chưa có kinh phí nên tạm thời chúng tôisử dụng máy tính để bàn để minh họa giải thuật và thuthập kết quả Mô hình của robot như sau:

Hình: Mô hình robot

CameraQuà đỏ

Quà xanh

Board điều khiển