專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置，具體說(shuō)來(lái)涉及一種用來(lái)控制機(jī)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸進(jìn)油量的一種基于圖像的電子油門(mén)裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，為控制機(jī)動(dòng)車(chē)氣缸的進(jìn)油量，進(jìn)而控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)速的控制，在機(jī)動(dòng)車(chē)的駕駛室內(nèi)都設(shè)置有油門(mén)踏板。最為傳統(tǒng)的油門(mén)踏板大都是通過(guò)連桿或拉索來(lái)實(shí)現(xiàn)油門(mén)開(kāi)度控制的，其一系列動(dòng)作均為機(jī)械運(yùn)動(dòng)。由于這種油門(mén)踏板的一系列動(dòng)作都是機(jī)械運(yùn)動(dòng)，使得其傳動(dòng)精度和靈敏度都不高。隨著技術(shù)的發(fā)展，也為了順應(yīng)機(jī)車(chē)自動(dòng)化程度提高的需要，進(jìn)而機(jī)車(chē)油門(mén)裝置進(jìn)入了電子油門(mén)時(shí)代，最早出現(xiàn)的電子油門(mén)，采用的是接觸式電子油門(mén)，由一塊噴涂上電阻薄膜軌跡印刷電路板或陶瓷基片組成，電刷觸點(diǎn)輸出角位移信號(hào)的大小。由于電阻值會(huì)隨環(huán)境溫度改變而改變，電刷觸點(diǎn)在電阻軌道上滑動(dòng)，其工作壽命也有限，而電位器輸出的電壓需要電阻器在一個(gè)很苛刻的工作環(huán)境下工作，環(huán)境溫度的變化會(huì)造成在在工廠工作環(huán)境下調(diào)試的數(shù)據(jù)，在運(yùn)行環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生很大的誤差，以致超出允許的檢測(cè)范圍。同時(shí)，噴涂在印刷板或陶瓷基片上的電阻層與電刷之間的不斷磨損，會(huì)影響電位器或傳感器的工作壽命和接觸的可靠性，而灰塵、空氣濕度，振動(dòng)等參數(shù)亦會(huì)增加電氣噪聲和檢測(cè)的精度。如果要改進(jìn)上述存在的問(wèn)題，所設(shè)計(jì)的電位器式傳感器無(wú)論在機(jī)械上，材料的選用上，電氣加工工藝上都會(huì)增加生產(chǎn)成本。隨著技術(shù)的進(jìn)步，在接觸式電子油門(mén)的基礎(chǔ)上，人們逐步發(fā)展起來(lái)了非接觸式電子油門(mén)裝置，所述的非接觸式電子油門(mén)裝置，使用一些新型的器件，所述的新型的器件主要指轉(zhuǎn)動(dòng)角位移傳感器，所述轉(zhuǎn)動(dòng)角位移的檢測(cè)在一些工業(yè)領(lǐng)域已成熟應(yīng)用多年，人們也是逐步認(rèn)識(shí)到將轉(zhuǎn)動(dòng)角位移傳感器應(yīng)用在汽車(chē)踏板上，可以控制發(fā)動(dòng)機(jī)單元的閥門(mén)開(kāi)啟；應(yīng)用在輪船上可以進(jìn)行舵輪轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)角的控制；亦可應(yīng)用于重型或農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的轉(zhuǎn)角位置控制等裝置上。用于機(jī)車(chē)非接觸式電子油門(mén)裝置上的轉(zhuǎn)動(dòng)角位移傳感器，包括光電式的碼盤(pán)式傳感器，光柵傳感器，霍爾元件傳感器，磁敏元件傳感器等，一般要求在實(shí)際使用中能適應(yīng)在環(huán)境溫度_40°C到+70°C的工作條件下工作，工作壽命至少要達(dá)到動(dòng)作5百萬(wàn)次以上， 并可長(zhǎng)期工作在灰塵和振動(dòng)很大的環(huán)境下。由于各種原因，成本的、壽命的、可靠性方面的原因，實(shí)質(zhì)上目前能夠成熟應(yīng)用的非接觸式機(jī)車(chē)電子油門(mén)裝置，主要包括二種類(lèi)型，一種采用的是光電碼盤(pán)式傳感器，如豐田公司在汽車(chē)上應(yīng)用的，Denso公司所制造的電子油門(mén)就是一種典型的采用了光電碼盤(pán)式傳感器的非接觸式電子油門(mén)裝置，這種電子油門(mén)裝置因豐田汽車(chē)的“腳踏門(mén)”事件而出名，其原理是所述的碼盤(pán)隨油門(mén)踏板轉(zhuǎn)動(dòng)，光電傳感器讀取碼盤(pán)上的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)與油門(mén)踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度直接相關(guān)，并具有對(duì)應(yīng)關(guān)系，這種采用了光電碼盤(pán)式傳感器的非接觸式電子油門(mén)裝置存在的問(wèn)題在于精度受碼盤(pán)尺寸的限制不可能做得較高，更為重要的是，如果碼盤(pán)受到污損，有可能光電傳感器讀出一個(gè)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致一些災(zāi)難性事故的發(fā)生。盡管豐田汽車(chē)“腳踏門(mén)”事件現(xiàn)還沒(méi)有最終的結(jié)果，但事件與其所采用的光電碼盤(pán)式非接觸式電子油門(mén)裝置相關(guān)是不爭(zhēng)的事實(shí)。另一種目前能夠成熟應(yīng)用的非接觸式機(jī)車(chē)電子油門(mén)裝置為ZL200910025315.0所公開(kāi)，ZL200910025315. 0所公開(kāi)的這種非接觸式電子油門(mén)踏板，是一種采用磁敏元件作為角度傳感器的非接觸式電子油門(mén)，磁敏元件，如霍爾元件置于旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)中，磁敏元件將因油門(mén)踏板轉(zhuǎn)動(dòng)角度的不同而輸出大小不同的電壓值。這種采用磁敏元件作為角度傳感器的非接觸式電子油門(mén)存在的問(wèn)題在于受磁場(chǎng)的影響較大，駕駛過(guò)采用了這類(lèi)電子油門(mén)車(chē)輛的人都有這樣的感覺(jué)，駕駛車(chē)經(jīng)過(guò)高壓線等磁場(chǎng)較大的區(qū)域時(shí)，會(huì)明顯覺(jué)得油門(mén)的感覺(jué)與其它區(qū)域不一樣。這種非接觸式電子油門(mén)存在的另一問(wèn)題在于，盡管霍爾元件是一個(gè)線性器件，但其具備線性輸出的條件是磁場(chǎng)的變化也是線性的，在霍爾元件和磁場(chǎng)隨著油門(mén)踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，許多情況很難做到在運(yùn)動(dòng)中讓磁場(chǎng)發(fā)生線性變化，為此，要保持霍爾元件的輸出與油門(mén)踏板轉(zhuǎn)動(dòng)的角度保持線性的關(guān)系，必須要通過(guò)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)上的調(diào)整和在控制電路上作出相應(yīng)的修正才能實(shí)現(xiàn)。這就帶來(lái)了結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性、性能上的不確定性以及成本的增加。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)有進(jìn)一步改進(jìn)的必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，其輸出與油門(mén)踏板轉(zhuǎn)動(dòng)角度較為容易實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的線性關(guān)系，同時(shí)，周邊環(huán)境磁場(chǎng)對(duì)其的影響大為降低，具有結(jié)構(gòu)上的簡(jiǎn)單性和較高的可靠性以及較低的成本。本發(fā)明的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置，用于確定油門(mén)踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，所述的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置，包括油門(mén)踏板，物像板、光源體、圖像傳感器、光學(xué)裝置、評(píng)估單元，所述光源體向物像板提供光源，所述物像板通過(guò)光學(xué)裝置成像于圖像傳感器上，所述物像板可繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述物像板可繞轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)為油門(mén)踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)所限定，所述圖像傳感器的輸出聯(lián)接到評(píng)估單元，所述評(píng)估單元用于對(duì)圖像傳感器生成的圖像進(jìn)行處理，確定油門(mén)踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，所述評(píng)估單元包括微處理器，其特征在于所述物像板上包括可評(píng)估圖形，所述評(píng)估單元至少包括對(duì)可評(píng)估圖形在圖像傳感器上成像的尺寸進(jìn)行計(jì)算的圖像處理模塊。本發(fā)明的這種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置，所述物像板可繞轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)為油門(mén)踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)所限定，為此，當(dāng)油門(mén)踏板轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述物像板將一起轉(zhuǎn)動(dòng)，物像板的轉(zhuǎn)動(dòng)將引起物像板上可評(píng)估圖像在圖像傳感器上成像的變化，盡管這種變化與油門(mén)踏板的角度變化不存在直接的線性關(guān)系，但二者間存在確定的非線性關(guān)系，這不同于現(xiàn)有技術(shù)的磁敏元件作為角度傳感器的非接觸式電子油門(mén)裝置，在磁敏元件作為角度傳感器的非接觸式電子油門(mén)裝置中，油門(mén)踏板的角度變化時(shí)，霍爾元件與磁場(chǎng)載體的相對(duì)位置相應(yīng)發(fā)生變化，這種位置變化與油門(mén)踏板的角度變化存在簡(jiǎn)單線性關(guān)系，但這種位置變化所引起的磁場(chǎng)變化兩者間卻是一種復(fù)雜的且在一些情況下不可度量的非線性關(guān)系，影響因素很多，包括外部環(huán)境的影響因素，為此，需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的處理才能獲得霍爾元件的線性輸出。本發(fā)明中，以變化后的可評(píng)估圖像的成像作為處理的基礎(chǔ)，而這變化后的可評(píng)估圖像的成像與油門(mén)踏板的角度變化又存在一簡(jiǎn)單的、可度量的、確定的、可用三角函數(shù)表達(dá)的非線性關(guān)系，這種變化包括位置的變化和形狀的尺寸變化，這種位置的變化和形狀的尺寸變化與油門(mén)踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度亦具有確定的可度量的非線性關(guān)系，同時(shí)這種確定的可度量非線性關(guān)系是不受外部環(huán)境影響的。為此這種位置的變化和形狀的尺寸變化經(jīng)過(guò)評(píng)估單元的簡(jiǎn)單處理，即能得到直接的線性輸出特性，同時(shí)，這種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置，還歸避了采用磁敏元件作為角度傳感器的非接觸式電子油門(mén)裝置易受外部環(huán)境，如磁場(chǎng)干擾的問(wèn)題。另外，在精度上，由于基于圖像的尺寸計(jì)算精度已可以做得非常之高，為此在物像板尺寸大小與現(xiàn)有技術(shù)的光電碼盤(pán)式非接觸式電子油門(mén)裝置中的碼盤(pán)尺寸一樣大小的情況下，本發(fā)明可能得到的輸出精度要高得多。作為優(yōu)選，所述物像板上的可評(píng)估圖形為灰度圖形，且成像于圖像傳感器上的圖像為灰度圖像，彩色圖像承載過(guò)多的信息，以彩色圖像作為可評(píng)估圖像需要耗費(fèi)的系統(tǒng)資源過(guò)多，處理時(shí)間效率不高，以灰度圖像作為可評(píng)估圖像即可滿足本發(fā)明的要求，又提高了系統(tǒng)的效率。作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述物像板上的可評(píng)估圖形，為黑白圖形。本發(fā)明是以可評(píng)估圖形在圖像傳感器上的成像的尺寸計(jì)算為基礎(chǔ)的，對(duì)于可評(píng)估圖形在圖像傳感器上的成像的尺寸計(jì)算，邊界的提取是重要的環(huán)節(jié)，而影響邊界提取的重要因素在于對(duì)象的反差，在實(shí)現(xiàn)的圖像中，反差最大的為黑白圖像，其圖像灰度呈現(xiàn)明顯的雙峰型，這樣有利于尺寸邊界的提取，有利于尺寸的計(jì)算，有利提升系統(tǒng)的效率。作為優(yōu)選，所述的圖像處理模塊包括前置濾波降噪模塊和邊界檢測(cè)算子模塊，所述前置濾波降噪模塊的輸入接至圖像傳感器，輸出接至邊界檢測(cè)算子模塊?？稍u(píng)估圖像的尺寸測(cè)量最關(guān)鍵的是目標(biāo)分割和邊界提取。但在圖像的產(chǎn)生、傳輸和變換中，由于多種因素的影響，往往使圖像與原始景物之間或者原始圖像之間產(chǎn)生某些差異，這就是變劣。圖像的變劣使從圖像中獲取各種信息造成困難和不便。圖像尺寸測(cè)量系統(tǒng)最主要的變劣特征是圖像噪聲。包括光學(xué)成像及采樣過(guò)程中常會(huì)出現(xiàn)混疊噪聲、插入噪聲、抖動(dòng)噪聲、電子噪聲等多噪聲源干擾。而邊緣檢測(cè)對(duì)噪聲比較敏感，因此需要在檢測(cè)之前對(duì)圖像進(jìn)行濾波降噪處理，這就是本發(fā)明設(shè)置前置濾波降噪模塊的目的。濾波降噪模塊分為線性濾波和非線性濾波兩大類(lèi)。線性濾波雖然對(duì)高斯噪聲有較好的平滑作用，但是對(duì)其他噪聲抑制效果較差，而且會(huì)模糊邊緣。而非線性濾波中的中值濾波在過(guò)濾噪聲的同時(shí)，還能很好的保護(hù)邊緣輪廓信息。它對(duì)消除孤立點(diǎn)和線段的干擾十分有用，特別是對(duì)于二進(jìn)制噪聲尤為有效。這一點(diǎn)特別符合本發(fā)明的對(duì)可評(píng)估圖像的幾何尺寸測(cè)量對(duì)邊緣精密定位的需求，所以作為更進(jìn)一步改進(jìn)，本發(fā)明的所述的濾波降噪模塊采用中值濾波器。所述圖像處理模塊中的邊界檢測(cè)算子模塊，其功能在于確定可評(píng)估圖形在圖像傳感器上的成像的邊界，以便評(píng)估單元計(jì)算尺寸，作為優(yōu)選，所述邊界檢測(cè)算子模塊采用 Sobel算子，所述Sobel算子為采取加權(quán)平均濾波的一階的微分算子，對(duì)灰度漸變低噪聲的圖象有較好的檢測(cè)效果，處理速度快，比較適合本發(fā)明的應(yīng)用環(huán)境。在本發(fā)明中，在本發(fā)明的物像板的平面與物像板的轉(zhuǎn)動(dòng)平面平行時(shí)，所述評(píng)估單元對(duì)油門(mén)踏板轉(zhuǎn)動(dòng)角度的計(jì)算可以以可評(píng)估圖形在圖像傳感器上成像的尺寸計(jì)算為基礎(chǔ)， 即可以以可評(píng)估圖形上的目標(biāo)點(diǎn)為計(jì)算對(duì)象，我們將油門(mén)踏板未轉(zhuǎn)動(dòng)前可評(píng)估圖形在圖像傳感器上的成像定義為初始成像，轉(zhuǎn)動(dòng)后的成像定義為變動(dòng)成像，所述目標(biāo)點(diǎn)在初始成像上有一個(gè)位置，油門(mén)踏板轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度后，所述目標(biāo)點(diǎn)位在變動(dòng)成像上亦有一位置，將所述初始成像與變動(dòng)成像疊加合并成一副圖像，在該疊加合并后的圖像上，初始成像的目標(biāo)點(diǎn)位與變動(dòng)成像的目標(biāo)點(diǎn)位間將有一位移，顯然，所述位移與油門(mén)踏板轉(zhuǎn)動(dòng)角度是存在特定的三角函數(shù)關(guān)系的，以這二個(gè)目標(biāo)點(diǎn)位為邊界，計(jì)算位移值，即可得到油門(mén)踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。即在本發(fā)明中，所述評(píng)估單元以可評(píng)估圖形上的目標(biāo)點(diǎn)為計(jì)算對(duì)象，并將所述初始成像與變動(dòng)成像疊加合并成一副圖像，并以初始成像的目標(biāo)點(diǎn)位與變動(dòng)成像的目標(biāo)點(diǎn)位為尺寸邊界，計(jì)算位移值，并轉(zhuǎn)換成油門(mén)踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。在物像板的平面與物像板的轉(zhuǎn)動(dòng)平面平行時(shí)，通過(guò)計(jì)算可評(píng)估圖像的在圖像傳感器上成像的位移這樣方式來(lái)計(jì)算油門(mén)踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，雖然較為簡(jiǎn)單，但由于所述位移的距離有限，對(duì)計(jì)算的精度有一定的影響。為此，在本發(fā)明中，作為優(yōu)選，可采用所述物像板的平面不平行于物像板轉(zhuǎn)動(dòng)平面的技術(shù)方案，以適應(yīng)更高精度需求的情況。在這種情況下，所述變動(dòng)成像尺寸在橫向上是按一定比例縮小的，為此評(píng)估單元可以以可評(píng)估圖形在圖像傳感器上的成像的橫向邊界為計(jì)算對(duì)象，油門(mén)踏板轉(zhuǎn)動(dòng)前，可評(píng)估圖形在圖像傳感器上的成像我們定義為初始成像。相應(yīng)，初始成像的橫向邊界距離我們定義為初始成像尺寸，初始成像的橫向邊界距離，即初始成像尺寸在產(chǎn)品出廠后或系統(tǒng)標(biāo)定后是一個(gè)定值，在系統(tǒng)中可以做為常數(shù)處理，也就是說(shuō)，在產(chǎn)品出廠后或系統(tǒng)標(biāo)定后將初始成像尺寸標(biāo)定為定值，在系統(tǒng)中做為常數(shù)處理，這樣可提升系統(tǒng)的處理速度。物像板在轉(zhuǎn)動(dòng)后，由于物像板旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度，我們將物像板旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度后其上的可評(píng)估圖形在圖像傳感器上成像定義為變動(dòng)成像，相應(yīng)變動(dòng)成像的橫向邊界距離我們定義為變動(dòng)成像尺寸。在物像板的平面不平行于物像板轉(zhuǎn)動(dòng)平面的情況下，這變動(dòng)成像尺寸在橫向上是按一定比例縮小的，這樣就可以通過(guò)計(jì)算變動(dòng)成像尺寸與初始成像尺寸以及這二者之差來(lái)計(jì)算油門(mén)踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度數(shù)據(jù)。這樣處理的好處在于，由于計(jì)算的基數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于前后點(diǎn)位的比較情況，為此有更高的相對(duì)測(cè)量精度。一般情況下，評(píng)估單元可以以初始成像和變動(dòng)成像橫向距離最大邊界距離為計(jì)算對(duì)象，這樣有最高的計(jì)算精度。作為更進(jìn)一步改進(jìn)，所述評(píng)估單元還包括一尺寸數(shù)據(jù)庫(kù)，所述尺寸數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)包括尺寸數(shù)據(jù)列以及與尺寸數(shù)據(jù)列一一對(duì)應(yīng)的油門(mén)踏板轉(zhuǎn)動(dòng)角度數(shù)據(jù)，并均按一定的精度設(shè)置，評(píng)估單元將可評(píng)估圖形在圖像傳感器上成像的尺寸與尺寸數(shù)據(jù)庫(kù)中的尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，例如，評(píng)估單元將物像板轉(zhuǎn)動(dòng)后的可評(píng)估圖形在圖像傳感器上成像的變動(dòng)成像尺寸數(shù)據(jù)與尺寸數(shù)據(jù)庫(kù)中的尺寸數(shù)據(jù)相對(duì)比，即可直接得出油門(mén)踏板轉(zhuǎn)動(dòng)角度數(shù)據(jù)。這樣處理的方式系統(tǒng)免去了一些復(fù)雜的計(jì)算過(guò)程，將有更高的處理速度。作為更進(jìn)一步優(yōu)選，所述評(píng)估單元包括標(biāo)準(zhǔn)碼圖庫(kù)，所述標(biāo)準(zhǔn)碼圖庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)碼圖與油門(mén)踏板轉(zhuǎn)動(dòng)角度一一對(duì)應(yīng)，所述可評(píng)估圖形上包括識(shí)別碼圖，并以物像板上的可評(píng)估圖形的識(shí)別碼圖在圖像傳感器上成像形成的碼圖成像作為識(shí)別碼圖，在本發(fā)明中，所述物像板隨油門(mén)踏板轉(zhuǎn)動(dòng)，故物像板上的可評(píng)估圖形在圖像傳感器上的成像將會(huì)發(fā)生變形， 油門(mén)踏板角度不同，物像板上的可評(píng)估圖形在圖像傳感器上的成像將不同，同理，識(shí)別碼圖也會(huì)發(fā)生變形，并由變形而變成代表另一確定意義的識(shí)別碼圖，讀取該識(shí)別碼圖，直接與標(biāo)準(zhǔn)碼圖庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)碼圖進(jìn)行對(duì)比，即可直接得到油門(mén)踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。同時(shí)這結(jié)果可以與可評(píng)估圖形在圖像傳感器上成像的尺寸計(jì)算為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)配套使用，相互驗(yàn)證。


圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例一提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置油門(mén)踏板在初始位置時(shí)的外觀結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例一提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置油門(mén)踏板轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度后的外觀結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明較佳實(shí)施例一提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置除去油門(mén)踏板后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明較佳實(shí)施例一提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置物像板上的可評(píng)估圖形在圖像傳感器上的初始成像和變動(dòng)成像疊加后的示意圖。圖5為本發(fā)明較佳實(shí)施例一提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖6為本發(fā)明較佳實(shí)施例二提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置除去油門(mén)踏板后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明較佳實(shí)施例二提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置物像板上的可評(píng)估圖形。圖8為本發(fā)明較佳實(shí)施例二提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置在油門(mén)踏板未轉(zhuǎn)動(dòng)前，物像板上的可評(píng)估圖形在圖像傳感器上的初始成像。圖9為較佳實(shí)施例二提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置在油門(mén)踏板轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度后，物像板上的可評(píng)估圖形在圖像傳感器上的變動(dòng)成像。圖10為本發(fā)明較佳實(shí)施例二提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖11為本發(fā)明較佳實(shí)施例三提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置物像板上的帶有識(shí)別碼圖可評(píng)估圖形。圖12為本發(fā)明較佳實(shí)施例三提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置的物像板上帶有識(shí)別碼圖的可評(píng)估圖形在油門(mén)踏板未轉(zhuǎn)動(dòng)前在圖像傳感器上的成像。圖13為較佳實(shí)施例三提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置的物像板上的帶有識(shí)別碼圖的可評(píng)估圖形在油門(mén)踏板未轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度后在圖像傳感器上的成像。各圖中，1為油門(mén)踏板、101為油門(mén)踏板轉(zhuǎn)軸、2為殼體、201為水平線、202為旋轉(zhuǎn)臂、203為物像板、204為光學(xué)裝置、205為圖像傳感器、206為光源體、3為評(píng)估單元、301為圖像處理模塊、3011為前置濾波降噪模塊、3012為邊界檢測(cè)算子模塊、302為微處理器、303 為尺寸數(shù)據(jù)庫(kù)、304為輸出端、305為標(biāo)準(zhǔn)碼圖庫(kù)、4為可評(píng)估圖形、43為識(shí)別碼圖、401為初始成像、402為變動(dòng)成像、403為碼圖成像、Φ為轉(zhuǎn)動(dòng)角、H為位移、Hl為初始成像尺寸、Η2 為變動(dòng)成像尺寸。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合本發(fā)明提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置的較佳實(shí)施例及其附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例一本較佳實(shí)施例的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置，如附圖1、附圖2、附圖3所示，包括油門(mén)踏板1，物像板203、光源體206、圖像傳感器205、光學(xué)裝置204、 評(píng)估單元3，所述光源體206向物像板203提供光源，所述物像板203通過(guò)光學(xué)裝置204成像于圖像傳感器205上，在本實(shí)施例中，所述物像板203固接在與油門(mén)踏板轉(zhuǎn)軸101 —體的旋轉(zhuǎn)臂202上，故所述物像板203的轉(zhuǎn)動(dòng)為油門(mén)踏板1的轉(zhuǎn)動(dòng)所限定，同時(shí)，所述物像板203 設(shè)置可評(píng)估圖形4的平面與物像板203的轉(zhuǎn)動(dòng)平面，即旋轉(zhuǎn)臂202轉(zhuǎn)動(dòng)形成的平面平行。在本較佳實(shí)施例中，所述圖像傳感器205的輸出聯(lián)接到評(píng)估單元3，所述評(píng)估單元3用于對(duì)圖像傳感器205生成的圖像進(jìn)行處理，確定油門(mén)踏板1的轉(zhuǎn)動(dòng)角Φ。在本較佳實(shí)施例中，如附圖4所示，所述物像板203上設(shè)有點(diǎn)狀可評(píng)估圖形4為點(diǎn)狀圖形，其在圖像傳感器205上形成的初始成像和變動(dòng)成像的位移H的大小與油門(mén)踏板1 的轉(zhuǎn)動(dòng)角Φ相關(guān)，即所述位移H與油門(mén)踏板1的轉(zhuǎn)動(dòng)角Φ是存在特定的三角函數(shù)關(guān)系的， 以位移H尺寸為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算，即可得到油門(mén)踏板1的轉(zhuǎn)動(dòng)角Φ。在本較佳實(shí)施例中，所述的可評(píng)估圖形4為黑白圖形。在本較佳實(shí)施例中，如附圖5所示，所述評(píng)估單元3包括微處理器302，同時(shí)，所述評(píng)估單元3還包括圖像處理模塊301，所述的圖像處理模塊301包括前置濾波降噪模塊 3011和邊界檢測(cè)算子模塊3012，所述前置濾波降噪模塊3011的輸入接至圖像傳感器205， 輸出接至邊界檢測(cè)算子模塊3012。在本較佳實(shí)施例中，所述的濾波降噪模塊3011采用中值濾波器，所述邊界檢測(cè)算子模塊3012采用Sobel算子。在本較佳實(shí)施例中，如前所述，所述物像板203的平面平行于物像板203轉(zhuǎn)動(dòng)平面，故以物像板上203上的可評(píng)估圖形4在圖像傳感器上205上的初始成像401和變動(dòng)成像402為計(jì)算對(duì)象。經(jīng)前置濾波降噪模塊3011進(jìn)行了降噪處理后的初始成像401和變動(dòng)成像402將被合并為一副圖像，然后由邊界檢測(cè)算子模塊3012確定所要計(jì)算的位移H的邊界，再由微處理器302計(jì)算位移H的值，并將其轉(zhuǎn)換成油門(mén)踏板1的轉(zhuǎn)動(dòng)角度Φ值，最后經(jīng)微處理器302的輸出端306輸出。實(shí)施例二 本較佳實(shí)施例的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置，如附圖6、 附圖10所示，與實(shí)施例一的不同之處在于所述物像板203的平面不平行于物像板203轉(zhuǎn)動(dòng)平面，即不平行于旋轉(zhuǎn)臂202轉(zhuǎn)動(dòng)所形成的平面，同時(shí)如附圖7所示，所述物像板203上設(shè)有方形框狀圖狀的可評(píng)估圖形4，如附圖8所示，物像板203上可評(píng)估圖形4在圖像傳感器 205上的初始成像401亦為方形框圖狀，在本較佳實(shí)施例中，以物像板上203上的可評(píng)估圖形4在圖像傳感器上205上的成像的橫向邊界為計(jì)算對(duì)象，如附圖8所示，在油門(mén)踏板1未轉(zhuǎn)動(dòng)前，即物像板203未轉(zhuǎn)動(dòng)前，初始成像401上構(gòu)成其橫向邊界的二條垂直邊界框線所限定的橫向邊界距離為初始成象尺寸Η1，這初始成像尺寸Hl在產(chǎn)品出廠后或標(biāo)定后是一個(gè)確定值，在系統(tǒng)中可以做為常數(shù)使用。如附圖9所示，物像板203的轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度Φ后，變動(dòng)成像402相對(duì)于初始成像401在橫向尺寸上會(huì)按一定比例縮小了，這時(shí)，變動(dòng)成象402上構(gòu)成其橫向邊界的二條垂直邊界框線所限定的橫向邊界距離為變動(dòng)成像尺寸Η2。如附圖10所示，所述評(píng)估單元3包括微處理器302，同時(shí)，所述評(píng)估單元3還包括圖像處理模塊301，所述的圖像處理模塊301包括前置濾波降噪模塊3011和邊界檢測(cè)算子模塊3012，所述前置濾波降噪模塊3011的輸入接至圖像傳感器205，輸出接至邊界檢測(cè)算子模塊3012。在本較佳實(shí)施例中，所述的濾波降噪模塊3011采用中值濾波器，所述邊界檢測(cè)算子模塊3012采用Sobel算子。在本較佳實(shí)施例中，圖像傳感器205將采集到的初始成像401和變動(dòng)成像402送入濾波降噪模塊3011進(jìn)行降噪處理，然后送入邊界檢測(cè)算子模塊 3012進(jìn)行邊界確認(rèn)，最后輸入評(píng)估單元3的微處理器302計(jì)算初始成像尺寸Hl與變動(dòng)成像
8尺寸H2以及二者之差，再通過(guò)換算即可轉(zhuǎn)換成油門(mén)踏板1的轉(zhuǎn)動(dòng)角度Φ值數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)經(jīng)微處理器302的輸出端304輸出。如附圖10所示，在本較佳實(shí)施例中，所述評(píng)估單元3還包括一尺寸數(shù)據(jù)庫(kù)303，所述尺寸數(shù)據(jù)庫(kù)303中的數(shù)據(jù)包括尺寸數(shù)據(jù)列和角度數(shù)據(jù)列，所述尺寸數(shù)據(jù)列和角度數(shù)據(jù)列中的數(shù)據(jù)有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)，所述角度數(shù)據(jù)列中的數(shù)據(jù)與油門(mén)踏板1的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)角Φ 值亦有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，且均按一定的精度設(shè)置，評(píng)估單元3將可評(píng)估圖形4在圖像傳感器 205上成像的尺寸與尺寸數(shù)據(jù)庫(kù)303中的尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，例如，評(píng)估單元3將物像板 203轉(zhuǎn)動(dòng)后的可評(píng)估圖形4在圖像傳感器205上成像的變動(dòng)成像尺寸Η2與尺寸數(shù)據(jù)庫(kù)中的尺寸數(shù)據(jù)列中的數(shù)據(jù)相比對(duì)，找出對(duì)應(yīng)尺寸數(shù)據(jù)后，即可找到與該尺寸數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的角度數(shù)據(jù)列中的角度數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)即為油門(mén)踏板1轉(zhuǎn)動(dòng)角Φ值。最后經(jīng)微處理器302的輸出端 304輸出油門(mén)踏板1轉(zhuǎn)動(dòng)角Φ值。這樣處理的方式系統(tǒng)免去了一些復(fù)雜的計(jì)算過(guò)程，將有更高的處理速度。實(shí)施例三本較佳實(shí)施例的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置，與實(shí)施列二的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置的不同之處在于，所述評(píng)估單元3包括標(biāo)準(zhǔn)碼圖庫(kù)305，所述標(biāo)準(zhǔn)碼圖庫(kù)305中的碼圖與油門(mén)踏板1的轉(zhuǎn)動(dòng)角度Φ —一對(duì)應(yīng)，同時(shí)，如附圖 11、附圖12、附圖13所示，所述可評(píng)估圖形4上包括識(shí)別碼圖43，并以物像板203上可評(píng)估圖形4中的識(shí)別碼圖43在圖像傳感器205上成像形成碼圖成像403，在本較佳實(shí)施例中，所述物像板203隨油門(mén)踏板1轉(zhuǎn)動(dòng)，由于與實(shí)施例二中的情況一樣，所述物像板203的平面不平行于物像板203轉(zhuǎn)動(dòng)平面，故物像板203上的可評(píng)估圖形4在圖像傳感器205上的成像將會(huì)發(fā)生橫向變形，油門(mén)踏板1的轉(zhuǎn)動(dòng)角度Φ不同，物像板203上的可評(píng)估圖形4在圖像傳感器205上的成像將不同，同理，識(shí)別碼圖43的碼圖成像403也會(huì)發(fā)生變形，由變形而變成代表另一確定意義的碼圖成像403，同時(shí)評(píng)估單元3以物像板203上可評(píng)估圖形4中的識(shí)別碼圖43在圖像傳感器205上成像形成的碼圖成像403作為對(duì)比對(duì)象，評(píng)估單元3讀取該碼圖成像403，并將該碼圖成像403與標(biāo)準(zhǔn)碼圖庫(kù)中305的碼圖進(jìn)行對(duì)比，直接得到油門(mén)踏板1的轉(zhuǎn)動(dòng)角Φ值。并將該轉(zhuǎn)動(dòng)角Φ值通過(guò)微處理器302的輸出端304輸出。前述方法可單獨(dú)應(yīng)用，也可以與實(shí)施例二中以尺寸計(jì)算為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)配套使用，相互驗(yàn)證，以進(jìn)一步提高可靠性和安全性。
權(quán)利要求
1.一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置，用于確定油門(mén)踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，所述的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置，包括油門(mén)踏板，物像板、光源體、圖像傳感器、光學(xué)裝置、評(píng)估單元，所述光源體向物像板提供光源，所述物像板通過(guò)光學(xué)裝置成像于圖像傳感器上，所述物像板可繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述物像板可繞轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)為油門(mén)踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)所限定，所述圖像傳感器的輸出聯(lián)接到評(píng)估單元，所述評(píng)估單元用于對(duì)圖像傳感器生成的圖像進(jìn)行處理，確定油門(mén)踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，所述評(píng)估單元包括微處理器，其特征在于，所述物像板上包括可評(píng)估圖形，所述評(píng)估單元至少包括對(duì)可評(píng)估圖形在圖像傳感器上成像的尺寸進(jìn)行計(jì)算的圖像處理模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置，其特征在于物像板上的可評(píng)估圖形為灰度圖形，且成像于圖像傳感器上的圖像為灰度圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置，其特征在于所述可評(píng)估圖形為黑白圖形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置，其特征在于所述的圖像處理模塊包括前置濾波降噪模塊和邊界檢測(cè)算子模塊，所述前置濾波降噪模塊的輸入接至圖像傳感器，輸出接至邊界檢測(cè)算子模塊，所述的濾波降噪模塊采用中值濾波器，所述邊界檢測(cè)算子模塊采用Sobel算子。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置，其特征在于所述物像板的平面與物像板的轉(zhuǎn)動(dòng)平面平行，且所述評(píng)估單元以可評(píng)估圖形上的目標(biāo)點(diǎn)為計(jì)算對(duì)象，并將所述初始成像與變動(dòng)成像疊加合并成一副圖像，并以初始成像的目標(biāo)點(diǎn)位與變動(dòng)成像的目標(biāo)點(diǎn)位為尺寸邊界，計(jì)算位移值，并轉(zhuǎn)換成油門(mén)踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置，其特征在于所述物像板的平面不平行于物像板轉(zhuǎn)動(dòng)平面，評(píng)估單元以可評(píng)估圖形在圖像傳感器上的成像的橫向邊界為計(jì)算對(duì)象，計(jì)算初始成像尺寸與變動(dòng)成像尺寸之差，并轉(zhuǎn)換為油門(mén)踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置，其特征在于在產(chǎn)品出廠后或系統(tǒng)標(biāo)定后將初始成像尺寸標(biāo)定為定值，在系統(tǒng)中做為常數(shù)處理，同時(shí)評(píng)估單元以初始成像和變動(dòng)成像橫向距離最大邊界距離為計(jì)算對(duì)象。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置，其特征在于所述評(píng)估單元還包括一尺寸數(shù)據(jù)庫(kù)，所述尺寸數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)包括尺寸數(shù)據(jù)列和角度數(shù)據(jù)列，所述尺寸數(shù)據(jù)列和角度數(shù)據(jù)列中的數(shù)據(jù)有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)，所述角度數(shù)據(jù)列中的數(shù)據(jù)與油門(mén)踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)角值亦有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，且均按一定的精度設(shè)置，評(píng)估單元將可評(píng)估圖形在圖像傳感器上成像的尺寸與尺寸數(shù)據(jù)庫(kù)中的尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，得出油門(mén)踏板轉(zhuǎn)動(dòng)角。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置，其特征在于所述評(píng)估單元包括標(biāo)準(zhǔn)碼圖庫(kù)，所述標(biāo)準(zhǔn)碼圖庫(kù)中的碼圖與油門(mén)踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)角一一對(duì)應(yīng)，所述可評(píng)估圖形上包括識(shí)別碼圖，所述物像板上可評(píng)估圖形中的識(shí)別碼圖在圖像傳感器上成像形成碼圖成像，所述評(píng)估單元以物像板上可評(píng)估圖形中的識(shí)別碼圖在圖像傳感器上成像形成的碼圖成像作為對(duì)比對(duì)象，評(píng)估單元讀取該碼圖成像，并將該碼圖成像與標(biāo)準(zhǔn)碼圖庫(kù)中的碼圖進(jìn)行對(duì)比，得到油門(mén)踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)角值。
全文摘要
一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置，用于確定油門(mén)踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，所述的一種基于圖像的非接觸式電子油門(mén)裝置，包括油門(mén)踏板，物像板、光源體、圖像傳感器、光學(xué)裝置、評(píng)估單元，所述物像板可繞轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)為油門(mén)踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)所限定，所述圖像傳感器的輸出聯(lián)接到評(píng)估單元，以確定油門(mén)踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，所述評(píng)估單元包括微處理器，其特征在于所述物像板上包括可評(píng)估圖形，所述評(píng)估單元至少包括對(duì)可評(píng)估圖形在圖像傳感器上成像的尺寸進(jìn)行計(jì)算的圖像處理模塊，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的穩(wěn)定性不好，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題。
文檔編號(hào)F02D11/06GK102322359SQ20111022938
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月11日
發(fā)明者李海舟 申請(qǐng)人:深圳市世紀(jì)經(jīng)緯數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司