Wifi小车到3.docx
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Wifi小车到3.docx
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Wifi小车到3
铜化集团
新桥矿业公司
矿山自动化论文
论文题目:
从WiFi小车到工业现场的远程维护
工程领域:
自动化
作者姓名:
汪威
导师姓名:
童红兵
从WiFi小车到工业现场的远程维护
摘要:
WiFi小车由WiFi摄像头—眼睛、通讯连接、控制单元—信号处理、驱动板和电机—行走执行等单元构成。
WiFi摄像头负责拍摄小车前端视频回传给电脑,同时负责将操作人员发出的指令(前进、后退或转向)信号传递给主控单元,由主控单元对编码翻译后控制小车运动方向。
通过WiFi摄像头技术人员可以远程了解现场情况,并及时指导现场人员进行医疗救护或远程维护,其核心原理是远程网络控制,运用这种原理可以实现对工业现场的电脑终端的控制,从而实现远程维护。
关键词:
小车;WiFi;摄像头;远程维护;网络
第一章概述
现在是一个科技飞速发展的时代,各种智能化设备正在逐步走进千家万户,而互联网的出现更是让我们的生活更加丰富多彩。
近年来WiFi网络也在飞速发展,从手机、电脑到电视都可以通过WiFi连入互联网,这极大的丰富和方便了我们的生活。
WiFi小车就是可以通过WiFi网络控制的视频传输可移动甚至可以安装其他机械手各类传感器实现数据互动的小车。
本论文设计要求智能小车由电脑手机WiFi连接控制行驶,能够实现可控制行驶方向,可以实时传输现场视频画面。
与此同时,我们可以运用这种通过网络远程控制小车的原理来远程控制工业现场的电脑终端,读取或更改里面的程序,达到远程维护的目的。
第二章硬件
WiFi小车单元构成:
WiFi摄像头—眼睛、通讯连接,控制单元—信号处理,驱动板和电机—行走执行单元。
2.1总体方案设计
总体设计如2-1所示
图2-1系统结构框图
项目系统包括路由器、主控板、电机驱动电路、电机、脉冲转换单元、电源电路、WiFi摄像头等。
路由器用于接受电脑等终端设备发送的指令和将摄像头采集到的视频信号传送到电脑等终端设备;主控板是整个小车的控制核心,接收来自电脑终端的控制信号,输出相应的电压给电机驱动单元;电机驱动电路用于驱动电机转动,可以使电机产生正传、反转,从而使车体产生前进、后退、转弯等动作;电源电路作用是为整个小车系统供电;WiFi摄像头可以调节上下方向;WiFi摄像头用于把采集的视频信号通过路由器中转传输给电脑终端,同时接收由路由器中转过来的来自电脑的控制信号。
2.2WiFi小车工作原理
以WiFi摄像头为中心,使用远程电脑(手机)操控小车:
WiFi摄像头负责拍摄小车前端视频回传给电脑,电脑前的操作人员根据视频决定小车前进、后退或转向,WiFi摄像头同时负责将操作人员发出的指令(前进、后退或转向)信号传递给主控单元,由主控单元对编码翻译后控制小车运动方向。
2.3硬件电路设计
硬件电路由以下几个部分组成:
2个电源、2个熔断器、3个电源转换板、主控板、4个继电器、2个小电机、WiFi摄像头、脉冲电压转换器、路由器、电脑终端。
电路结构框图如图2-2所示:
图2-2电路结构框图
当接通电源后,WiFi摄像头开始工作的同时把视频信号发送给路由器,路由器再发送给电脑终端。
操作人员根据视频画面通过软件界面操作小车前进、后退,操作信号通过先发送给路由器,再通过WiFi摄像头通过脉冲电压转换发送给主控板,主控板根据接收到的信号发出相应的电压给继电器,控制小车的左右电机,达到让小车前进、后退或转向。
虚线箭头部分表示网络链接。
2.3.1电源
电源采用11V的锂离子电池,通过可调节的1号和2号电源转换板后为主控板(24V)、继电器和小车电机供电,通过可调节的3号电源转换板(5V)后为WiFi摄像头供电。
2.3.2WiFi摄像头
WiFi摄像头是WiFi小车的核心部分,负责拍摄小车前端视频回传给电脑,同时负责将操作人员发出的指令(前进、后退或转向)信号传递给主控单元。
WiFi摄像头具有上下和左右转向的功能,在本设计中取控制左右转向的步进电机的两组脉冲信号,通过主控板程序把信号编码后控制两个电机从而实现小车的前进、后退,利用摄像头的告警点控制小车转向。
2.3.3主控板
操作人员发出的指令(前进、后退或转向)信号通过WiFi摄像头传递给主控单元,由主控单元对编码翻译后控制通过控制继电器通断来控制两个小电机达到控制小车的运动方向。
2.3.4左、右电机
两个电机同时正转或反转小车前进或后退;一个正传一个反转小车左转或右转。
2.3.5路由器
路由器起到一个中转的作用,信号通过路由器传递。
第3章软件介绍
3.1WiFi介绍
Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备(如pad、手机)等终端以无线方式互相连接的技术,事实上它是一个高频无线电信号。
无线网络上网可以简单的理解为无线上网,几乎所有智能手机、平板电脑和笔记本电脑都支持无线上网,是当今使用最广的一种无线网络传输技术。
实际上就是把有线网络信号转换成无线信号,使用无线路由器供支持其技术的相关电脑,手机,平板等接收。
3.2网络的建立
先对网络摄像头进行设置,给其一个固定队IP地址,使其连入路由器的局域网,这样的当路由器连入外网时,小车自动在线。
通过电脑或手机控制时,先连入路由器建立的网络,然后输入预先设置的IP地址,就可以直接或通过软件控制小车。
3.3应用软件介绍
软件界面截图如下图3-1、3-2所示:
图3-1软件界面
图3-2操作界面
如上图3-2所示,WiFi摄像头的控制软件,利用摄像头云台的左右转向(取控制左右转向的步进电机的两组脉冲信号)控制小车前进或后退,利用摄像头的告警点控制小车转向。
第四章工业现场的远程维护
4.1远程维护
WiFi小车能够在地面桌面等条件下前进后退转弯。
通过视频传输影响可以做到人工避障。
能够利用路由器进行WiFi连接。
能够实现电脑操控。
不仅包括小车的运动控制,还包括对摄像头的拍摄角度的调整。
能够进行影像传输。
摄像头拍摄实时影像,通过WiFi传输,电脑端手机端均可接收。
Wifi小车的核心就是运用日益发达的网络,同样,我们可以把控制小车的原理运用到控制另外的电脑终端上。
在有网络的前提下操作本地的电脑接入工业现场的电脑终端,读取里面的程序,并结合小车对现场的勘察后,判断问题所在,然后更改程序或教导现场人员更改线路以解决问题。
这样在家里就可以通过家里的电脑实时的操控工业现场的电脑终端里的程序,达到维护的目的。
通过电脑上的软件系统不只可以使用小车上的摄像头,还可以使用网上共享的其他网络摄像头。
4.2Wifi小车的缺陷
但是由于时间紧迫以及缺乏经验等原因本系统仍然存在着一些不足;1、由于只有一个摄像头只能看到前方,想要看到后方视野需要转弯;同时也存在视角太小可能导致车身碰撞障碍物;2、由于采用的小车底盘本身的限制,在地面情况较为复杂的地方运行比较困难,只能在相对平整的地面运动;3、要求小车工作的现场要有外界网络。
第五章致谢
本文是在童红兵导师的悉心指导下完成的,是导师以渊博的知识和丰富的经验指导着我。
在此论文完稿之时,谨对导师的辛勤指导与关怀致以崇高的敬意和衷心地感谢。
其次,在论文完成的过程中受到多位前辈和同事的关怀与指导,在此深表感谢。
参考文献
1.新电工手册.第二版.李正吾主编.安徽科技出版社,2006.12.
2.电路基础.崔金辉.电子工业出版社,2003.3.
3.电路分析.第二版.胡翔骏.高等教育出版社,2007.1.
4.电力拖动自动控制系统.第二版.陈伯时.机械工业出版社,2000年6月.
5.多功能遥控智能小车的制作[J].赵振德.电子制作,2011年4期.
附录
小车实物图
互联网上共享的网络摄像头
(华盛顿纪念碑:
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- Wifi 小车