專利名稱：一種基于圖像的非接觸式電子油門裝置的制作方法
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裝置，具體說來涉及一種用來控制機(jī)車發(fā)動機(jī)氣缸進(jìn)油量的一種基于圖像的電子油門裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，為控制機(jī)動車氣缸的進(jìn)油量，進(jìn)而控制發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率，最終實現(xiàn)對機(jī)動車車速的控制，在機(jī)動車的駕駛室內(nèi)都設(shè)置有油門踏板。最為傳統(tǒng)的油門踏板大都是通過連桿或拉索來實現(xiàn)油門開度控制的，其一系列動作均為機(jī)械運動。由于這種油門踏板的一系列動作都是機(jī)械運動，使得其傳動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)車自動化程度提高的需要，進(jìn)而機(jī)車油門裝置進(jìn)入了電子油門時代，最早出現(xiàn)的電子油門，采用的是接觸式電子油門，由一塊噴涂上電阻薄膜軌跡印刷電路板或陶瓷基片組成，電刷觸點輸出角位移信號的大小。由于電阻值會隨環(huán)境溫度改變而改變，電刷觸點在電阻軌道上滑動，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很苛刻的工作環(huán)境下工作，環(huán)境溫度的變化會造成在在工廠工作環(huán)境下調(diào)試的數(shù)據(jù)，在運行環(huán)境下會產(chǎn)生很大的誤差，以致超出允許的檢測范圍。同時，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，振動等參數(shù)亦會增加電氣噪聲和檢測的精度。如果要改進(jìn)上述存在的問題，所設(shè)計的電位器式傳感器無論在機(jī)械上，材料的選用上，電氣加工工藝上都會增加生產(chǎn)成本。隨著技術(shù)的進(jìn)步，在接觸式電子油門的基礎(chǔ)上，人們逐步發(fā)展起來了非接觸式電子油門裝置，所述的非接觸式電子油門裝置，使用一些新型的器件，所述的新型的器件主要指轉(zhuǎn)動角位移傳感器，所述轉(zhuǎn)動角位移的檢測在一些工業(yè)領(lǐng)域已成熟應(yīng)用多年，人們也是逐步認(rèn)識到將轉(zhuǎn)動角位移傳感器應(yīng)用在汽車踏板上，可以控制發(fā)動機(jī)單元的閥門開啟；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)車非接觸式電子油門裝置上的轉(zhuǎn)動角位移傳感器，包括光電式的碼盤式傳感器，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)到動作5百萬次以上， 并可長期工作在灰塵和振動很大的環(huán)境下。由于各種原因，成本的、壽命的、可靠性方面的原因，實質(zhì)上目前能夠成熟應(yīng)用的非接觸式機(jī)車電子油門裝置，主要包括二種類型，一種采用的是光電碼盤式傳感器，如豐田公司在汽車上應(yīng)用的，Denso公司所制造的電子油門就是一種典型的采用了光電碼盤式傳感器的非接觸式電子油門裝置，這種電子油門裝置因豐田汽車的“腳踏門”事件而出名，其原理是所述的碼盤隨油門踏板轉(zhuǎn)動，光電傳感器讀取碼盤上的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)與油門踏板的轉(zhuǎn)動角度直接相關(guān)，并具有對應(yīng)關(guān)系，這種采用了光電碼盤式傳感器的非接觸式電子油門裝置存在的問題在于精度受碼盤尺寸的限制不可能做得較高，更為重要的是，如果碼盤受到污損，有可能光電傳感器讀出一個錯誤的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致一些災(zāi)難性事故的發(fā)生。盡管豐田汽車“腳踏門”事件現(xiàn)還沒有最終的結(jié)果，但事件與其所采用的光電碼盤式非接觸式電子油門裝置相關(guān)是不爭的事實。另一種目前能夠成熟應(yīng)用的非接觸式機(jī)車電子油門裝置為ZL200910025315.0所公開，ZL200910025315. 0所公開的這種非接觸式電子油門踏板，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，磁敏元件，如霍爾元件置于旋轉(zhuǎn)的磁場中，磁敏元件將因油門踏板轉(zhuǎn)動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存在的問題在于受磁場的影響較大，駕駛過采用了這類電子油門車輛的人都有這樣的感覺，駕駛車經(jīng)過高壓線等磁場較大的區(qū)域時，會明顯覺得油門的感覺與其它區(qū)域不一樣。這種非接觸式電子油門存在的另一問題在于，盡管霍爾元件是一個線性器件，但其具備線性輸出的條件是磁場的變化也是線性的，在霍爾元件和磁場隨著油門踏板的轉(zhuǎn)動而發(fā)生相對運動時，許多情況很難做到在運動中讓磁場發(fā)生線性變化，為此，要保持霍爾元件的輸出與油門踏板轉(zhuǎn)動的角度保持線性的關(guān)系，必須要通過復(fù)雜的結(jié)構(gòu)上的調(diào)整和在控制電路上作出相應(yīng)的修正才能實現(xiàn)。這就帶來了結(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裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，其輸出與油門踏板轉(zhuǎn)動角度較為容易實現(xiàn)穩(wěn)定的線性關(guān)系，同時，周邊環(huán)境磁場對其的影響大為降低，具有結(jié)構(gòu)上的簡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裝置，用于確定油門踏板的轉(zhuǎn)動角度，所述的一種基于圖像的非接觸式電子油門裝置，包括油門踏板，物像板、光源體、圖像傳感器、光學(xué)裝置、評估單元，所述光源體向物像板提供光源，所述物像板通過光學(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，所述物像板可繞轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動為油門踏板的轉(zhuǎn)動所限定，所述圖像傳感器的輸出聯(lián)接到評估單元，所述評估單元用于對圖像傳感器生成的圖像進(jìn)行處理，確定油門踏板的轉(zhuǎn)動角度，所述評估單元包括微處理器，其特征在于所述物像板上包括可評估圖形，所述評估單元至少包括對可評估圖形在圖像傳感器上成像的尺寸進(jìn)行計算的圖像處理模塊。本發(fā)明的這種基于圖像的非接觸式電子油門裝置，所述物像板可繞轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動為油門踏板的轉(zhuǎn)動所限定，為此，當(dāng)油門踏板轉(zhuǎn)動時，所述物像板將一起轉(zhuǎn)動，物像板的轉(zhuǎn)動將引起物像板上可評估圖像在圖像傳感器上成像的變化，盡管這種變化與油門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裝置，在磁敏元件作為角度傳感器的非接觸式電子油門裝置中，油門踏板的角度變化時，霍爾元件與磁場載體的相對位置相應(yīng)發(fā)生變化，這種位置變化與油門踏板的角度變化存在簡單線性關(guān)系，但這種位置變化所引起的磁場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，以變化后的可評估圖像的成像作為處理的基礎(chǔ)，而這變化后的可評估圖像的成像與油門踏板的角度變化又存在一簡單的、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踏板的轉(zhuǎn)動角度亦具有確定的可度量的非線性關(guān)系，同時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)過評估單元的簡單處理，即能得到直接的線性輸出特性，同時，這種基于圖像的非接觸式電子油門裝置，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裝置易受外部環(huán)境，如磁場干擾的問題。另外，在精度上，由于基于圖像的尺寸計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)的光電碼盤式非接觸式電子油門裝置中的碼盤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，彩色圖像承載過多的信息，以彩色圖像作為可評估圖像需要耗費的系統(tǒng)資源過多，處理時間效率不高，以灰度圖像作為可評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估圖形，為黑白圖形。本發(fā)明是以可評估圖形在圖像傳感器上的成像的尺寸計算為基礎(chǔ)的，對于可評估圖形在圖像傳感器上的成像的尺寸計算，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象的反差，在實現(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，輸出接至邊界檢測算子模塊。可評估圖像的尺寸測量最關(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)成像及采樣過程中常會出現(xiàn)混疊噪聲、插入噪聲、抖動噪聲、電子噪聲等多噪聲源干擾。而邊緣檢測對噪聲比較敏感，因此需要在檢測之前對圖像進(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。線性濾波雖然對高斯噪聲有較好的平滑作用，但是對其他噪聲抑制效果較差，而且會模糊邊緣。而非線性濾波中的中值濾波在過濾噪聲的同時，還能很好的保護(hù)邊緣輪廓信息。它對消除孤立點和線段的干擾十分有用，特別是對于二進(jìn)制噪聲尤為有效。這一點特別符合本發(fā)明的對可評估圖像的幾何尺寸測量對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算子模塊，其功能在于確定可評估圖形在圖像傳感器上的成像的邊界，以便評估單元計算尺寸，作為優(yōu)選，所述邊界檢測算子模塊采用 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，對灰度漸變低噪聲的圖象有較好的檢測效果，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)動平面平行時，所述評估單元對油門踏板轉(zhuǎn)動角度的計算可以以可評估圖形在圖像傳感器上成像的尺寸計算為基礎(chǔ)， 即可以以可評估圖形上的目標(biāo)點為計算對象，我們將油門踏板未轉(zhuǎn)動前可評估圖形在圖像傳感器上的成像定義為初始成像，轉(zhuǎn)動后的成像定義為變動成像，所述目標(biāo)點在初始成像上有一個位置，油門踏板轉(zhuǎn)動一個角度后，所述目標(biāo)點位在變動成像上亦有一位置，將所述初始成像與變動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)點位與變動成像的目標(biāo)點位間將有一位移，顯然，所述位移與油門踏板轉(zhuǎn)動角度是存在特定的三角函數(shù)關(guān)系的，以這二個目標(biāo)點位為邊界，計算位移值，即可得到油門踏板的轉(zhuǎn)動角度。即在本發(fā)明中，所述評估單元以可評估圖形上的目標(biāo)點為計算對象，并將所述初始成像與變動成像疊加合并成一副圖像，并以初始成像的目標(biāo)點位與變動成像的目標(biāo)點位為尺寸邊界，計算位移值，并轉(zhuǎn)換成油門踏板的轉(zhuǎn)動角度。在物像板的平面與物像板的轉(zhuǎn)動平面平行時，通過計算可評估圖像的在圖像傳感器上成像的位移這樣方式來計算油門踏板的轉(zhuǎn)動角度，雖然較為簡單，但由于所述位移的距離有限，對計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，所述變動成像尺寸在橫向上是按一定比例縮小的，為此評估單元可以以可評估圖形在圖像傳感器上的成像的橫向邊界為計算對象，油門踏板轉(zhuǎn)動前，可評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)定后是一個定值，在系統(tǒng)中可以做為常數(shù)處理，也就是說，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)動后，由于物像板旋轉(zhuǎn)了一個角度，我們將物像板旋轉(zhuǎn)一個角度后其上的可評估圖形在圖像傳感器上成像定義為變動成像，相應(yīng)變動成像的橫向邊界距離我們定義為變動成像尺寸。在物像板的平面不平行于物像板轉(zhuǎn)動平面的情況下，這變動成像尺寸在橫向上是按一定比例縮小的，這樣就可以通過計算變動成像尺寸與初始成像尺寸以及這二者之差來計算油門踏板的轉(zhuǎn)動角度數(shù)據(jù)。這樣處理的好處在于，由于計算的基數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于前后點位的比較情況，為此有更高的相對測量精度。一般情況下，評估單元可以以初始成像和變動成像橫向距離最大邊界距離為計算對象，這樣有最高的計算精度。作為更進(jìn)一步改進(jìn)，所述評估單元還包括一尺寸數(shù)據(jù)庫，所述尺寸數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)包括尺寸數(shù)據(jù)列以及與尺寸數(shù)據(jù)列一一對應(yīng)的油門踏板轉(zhuǎn)動角度數(shù)據(jù)，并均按一定的精度設(shè)置，評估單元將可評估圖形在圖像傳感器上成像的尺寸與尺寸數(shù)據(jù)庫中的尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，例如，評估單元將物像板轉(zhuǎn)動后的可評估圖形在圖像傳感器上成像的變動成像尺寸數(shù)據(jù)與尺寸數(shù)據(jù)庫中的尺寸數(shù)據(jù)相對比，即可直接得出油門踏板轉(zhuǎn)動角度數(shù)據(jù)。這樣處理的方式系統(tǒng)免去了一些復(fù)雜的計算過程，將有更高的處理速度。作為更進(jìn)一步優(yōu)選，所述評估單元包括標(biāo)準(zhǔn)碼圖庫，所述標(biāo)準(zhǔn)碼圖庫中的標(biāo)準(zhǔn)碼圖與油門踏板轉(zhuǎn)動角度一一對應(yīng)，所述可評估圖形上包括識別碼圖，并以物像板上的可評估圖形的識別碼圖在圖像傳感器上成像形成的碼圖成像作為識別碼圖，在本發(fā)明中，所述物像板隨油門踏板轉(zhuǎn)動，故物像板上的可評估圖形在圖像傳感器上的成像將會發(fā)生變形， 油門踏板角度不同，物像板上的可評估圖形在圖像傳感器上的成像將不同，同理，識別碼圖也會發(fā)生變形，并由變形而變成代表另一確定意義的識別碼圖，讀取該識別碼圖，直接與標(biāo)準(zhǔn)碼圖庫中的標(biāo)準(zhǔn)碼圖進(jìn)行對比，即可直接得到油門踏板的轉(zhuǎn)動角度。同時這結(jié)果可以與可評估圖形在圖像傳感器上成像的尺寸計算為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)配套使用，相互驗證。


圖1為本發(fā)明較佳實施例一提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門裝置油門踏板在初始位置時的外觀結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明較佳實施例一提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門裝置油門踏板轉(zhuǎn)動一個角度后的外觀結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明較佳實施例一提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門裝置除去油門踏板后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明較佳實施例一提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門裝置物像板上的可評估圖形在圖像傳感器上的初始成像和變動成像疊加后的示意圖。圖5為本發(fā)明較佳實施例一提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖6為本發(fā)明較佳實施例二提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門裝置除去油門踏板后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明較佳實施例二提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門裝置物像板上的可評估圖形。圖8為本發(fā)明較佳實施例二提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門裝置在油門踏板未轉(zhuǎn)動前，物像板上的可評估圖形在圖像傳感器上的初始成像。圖9為較佳實施例二提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門裝置在油門踏板轉(zhuǎn)動一個角度后，物像板上的可評估圖形在圖像傳感器上的變動成像。圖10為本發(fā)明較佳實施例二提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖11為本發(fā)明較佳實施例三提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門裝置物像板上的帶有識別碼圖可評估圖形。圖12為本發(fā)明較佳實施例三提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門裝置的物像板上帶有識別碼圖的可評估圖形在油門踏板未轉(zhuǎn)動前在圖像傳感器上的成像。圖13為較佳實施例三提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門裝置的物像板上的帶有識別碼圖的可評估圖形在油門踏板未轉(zhuǎn)動一個角度后在圖像傳感器上的成像。各圖中，1為油門踏板、101為油門踏板轉(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為邊界檢測算子模塊、302為微處理器、303 為尺寸數(shù)據(jù)庫、304為輸出端、305為標(biāo)準(zhǔn)碼圖庫、4為可評估圖形、43為識別碼圖、401為初始成像、402為變動成像、403為碼圖成像、Φ為轉(zhuǎn)動角、H為位移、Hl為初始成像尺寸、Η2 為變動成像尺寸。
具體實施例方式以下將結(jié)合本發(fā)明提供的一種基于圖像的非接觸式電子油門裝置的較佳實施例及其附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實施例一本較佳實施例的一種基于圖像的非接觸式電子油門裝置，如附圖1、附圖2、附圖3所示，包括油門踏板1，物像板203、光源體206、圖像傳感器205、光學(xué)裝置204、 評估單元3，所述光源體206向物像板203提供光源，所述物像板203通過光學(xué)裝置204成像于圖像傳感器205上，在本實施例中，所述物像板203固接在與油門踏板轉(zhuǎn)軸101 —體的旋轉(zhuǎn)臂202上，故所述物像板203的轉(zhuǎn)動為油門踏板1的轉(zhuǎn)動所限定，同時，所述物像板203 設(shè)置可評估圖形4的平面與物像板203的轉(zhuǎn)動平面，即旋轉(zhuǎn)臂202轉(zhuǎn)動形成的平面平行。在本較佳實施例中，所述圖像傳感器205的輸出聯(lián)接到評估單元3，所述評估單元3用于對圖像傳感器205生成的圖像進(jìn)行處理，確定油門踏板1的轉(zhuǎn)動角Φ。在本較佳實施例中，如附圖4所示，所述物像板203上設(shè)有點狀可評估圖形4為點狀圖形，其在圖像傳感器205上形成的初始成像和變動成像的位移H的大小與油門踏板1 的轉(zhuǎn)動角Φ相關(guān)，即所述位移H與油門踏板1的轉(zhuǎn)動角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)行計算，即可得到油門踏板1的轉(zhuǎn)動角Φ。在本較佳實施例中，所述的可評估圖形4為黑白圖形。在本較佳實施例中，如附圖5所示，所述評估單元3包括微處理器302，同時，所述評估單元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， 輸出接至邊界檢測算子模塊3012。在本較佳實施例中，所述的濾波降噪模塊3011采用中值濾波器，所述邊界檢測算子模塊3012采用Sobel算子。在本較佳實施例中，如前所述，所述物像板203的平面平行于物像板203轉(zhuǎn)動平面，故以物像板上203上的可評估圖形4在圖像傳感器上205上的初始成像401和變動成像402為計算對象。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和變動成像402將被合并為一副圖像，然后由邊界檢測算子模塊3012確定所要計算的位移H的邊界，再由微處理器302計算位移H的值，并將其轉(zhuǎn)換成油門踏板1的轉(zhuǎn)動角度Φ值，最后經(jīng)微處理器302的輸出端306輸出。實施例二 本較佳實施例的一種基于圖像的非接觸式電子油門裝置，如附圖6、 附圖10所示，與實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)動平面，即不平行于旋轉(zhuǎn)臂202轉(zhuǎn)動所形成的平面，同時如附圖7所示，所述物像板203上設(shè)有方形框狀圖狀的可評估圖形4，如附圖8所示，物像板203上可評估圖形4在圖像傳感器 205上的初始成像401亦為方形框圖狀，在本較佳實施例中，以物像板上203上的可評估圖形4在圖像傳感器上205上的成像的橫向邊界為計算對象，如附圖8所示，在油門踏板1未轉(zhuǎn)動前，即物像板203未轉(zhuǎn)動前，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)動一個角度Φ后，變動成像402相對于初始成像401在橫向尺寸上會按一定比例縮小了，這時，變動成象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成像尺寸Η2。如附圖10所示，所述評估單元3包括微處理器302，同時，所述評估單元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，輸出接至邊界檢測算子模塊3012。在本較佳實施例中，所述的濾波降噪模塊3011采用中值濾波器，所述邊界檢測算子模塊3012采用Sobel算子。在本較佳實施例中，圖像傳感器205將采集到的初始成像401和變動成像402送入濾波降噪模塊3011進(jìn)行降噪處理，然后送入邊界檢測算子模塊 3012進(jìn)行邊界確認(rèn)，最后輸入評估單元3的微處理器302計算初始成像尺寸Hl與變動成像
8尺寸H2以及二者之差，再通過換算即可轉(zhuǎn)換成油門踏板1的轉(zhuǎn)動角度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，在本較佳實施例中，所述評估單元3還包括一尺寸數(shù)據(jù)庫303，所述尺寸數(shù)據(jù)庫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)有一一對應(yīng)關(guān)系，同時，所述角度數(shù)據(jù)列中的數(shù)據(jù)與油門踏板1的實際轉(zhuǎn)動角Φ 值亦有一一對應(yīng)關(guān)系，且均按一定的精度設(shè)置，評估單元3將可評估圖形4在圖像傳感器 205上成像的尺寸與尺寸數(shù)據(jù)庫303中的尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，例如，評估單元3將物像板 203轉(zhuǎn)動后的可評估圖形4在圖像傳感器205上成像的變動成像尺寸Η2與尺寸數(shù)據(jù)庫中的尺寸數(shù)據(jù)列中的數(shù)據(jù)相比對，找出對應(yīng)尺寸數(shù)據(jù)后，即可找到與該尺寸數(shù)據(jù)相對應(yīng)的角度數(shù)據(jù)列中的角度數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)即為油門踏板1轉(zhuǎn)動角Φ值。最后經(jīng)微處理器302的輸出端 304輸出油門踏板1轉(zhuǎn)動角Φ值。這樣處理的方式系統(tǒng)免去了一些復(fù)雜的計算過程，將有更高的處理速度。實施例三本較佳實施例的一種基于圖像的非接觸式電子油門裝置，與實施列二的一種基于圖像的非接觸式電子油門裝置的不同之處在于，所述評估單元3包括標(biāo)準(zhǔn)碼圖庫305，所述標(biāo)準(zhǔn)碼圖庫305中的碼圖與油門踏板1的轉(zhuǎn)動角度Φ —一對應(yīng)，同時，如附圖 11、附圖12、附圖13所示，所述可評估圖形4上包括識別碼圖43，并以物像板203上可評估圖形4中的識別碼圖43在圖像傳感器205上成像形成碼圖成像403，在本較佳實施例中，所述物像板203隨油門踏板1轉(zhuǎn)動，由于與實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)動平面，故物像板203上的可評估圖形4在圖像傳感器205上的成像將會發(fā)生橫向變形，油門踏板1的轉(zhuǎn)動角度Φ不同，物像板203上的可評估圖形4在圖像傳感器205上的成像將不同，同理，識別碼圖43的碼圖成像403也會發(fā)生變形，由變形而變成代表另一確定意義的碼圖成像403，同時評估單元3以物像板203上可評估圖形4中的識別碼圖43在圖像傳感器205上成像形成的碼圖成像403作為對比對象，評估單元3讀取該碼圖成像403，并將該碼圖成像403與標(biāo)準(zhǔn)碼圖庫中305的碼圖進(jìn)行對比，直接得到油門踏板1的轉(zhuǎn)動角Φ值。并將該轉(zhuǎn)動角Φ值通過微處理器302的輸出端304輸出。前述方法可單獨應(yīng)用，也可以與實施例二中以尺寸計算為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)配套使用，相互驗證，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裝置，用于確定油門踏板的轉(zhuǎn)動角度，所述的一種基于圖像的非接觸式電子油門裝置，包括油門踏板，物像板、光源體、圖像傳感器、光學(xué)裝置、評估單元，所述光源體向物像板提供光源，所述物像板通過光學(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，所述物像板可繞轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動為油門踏板的轉(zhuǎn)動所限定，所述圖像傳感器的輸出聯(lián)接到評估單元，所述評估單元用于對圖像傳感器生成的圖像進(jìn)行處理，確定油門踏板的轉(zhuǎn)動角度，所述評估單元包括微處理器，其特征在于，所述物像板上包括可評估圖形，所述評估單元至少包括對可評估圖形在圖像傳感器上成像的尺寸進(jìn)行計算的圖像處理模塊。
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裝置，其特征在于物像板上的可評估圖形為灰度圖形，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裝置，其特征在于所述可評估圖形為黑白圖形。
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裝置，其特征在于所述物像板的平面與物像板的轉(zhuǎn)動平面平行，且所述評估單元以可評估圖形上的目標(biāo)點為計算對象，并將所述初始成像與變動成像疊加合并成一副圖像，并以初始成像的目標(biāo)點位與變動成像的目標(biāo)點位為尺寸邊界，計算位移值，并轉(zhuǎn)換成油門踏板的轉(zhuǎn)動角度。
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)動平面，評估單元以可評估圖形在圖像傳感器上的成像的橫向邊界為計算對象，計算初始成像尺寸與變動成像尺寸之差，并轉(zhuǎn)換為油門踏板的轉(zhuǎn)動角度數(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，同時評估單元以初始成像和變動成像橫向距離最大邊界距離為計算對象。
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裝置，其特征在于所述評估單元還包括一尺寸數(shù)據(jù)庫，所述尺寸數(shù)據(jù)庫中的數(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)有一一對應(yīng)關(guān)系，同時，所述角度數(shù)據(jù)列中的數(shù)據(jù)與油門踏板的轉(zhuǎn)動角值亦有一一對應(yīng)關(guān)系，且均按一定的精度設(shè)置，評估單元將可評估圖形在圖像傳感器上成像的尺寸與尺寸數(shù)據(jù)庫中的尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，得出油門踏板轉(zhuǎn)動角。
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裝置，其特征在于所述評估單元包括標(biāo)準(zhǔn)碼圖庫，所述標(biāo)準(zhǔn)碼圖庫中的碼圖與油門踏板的轉(zhuǎn)動角一一對應(yīng)，所述可評估圖形上包括識別碼圖，所述物像板上可評估圖形中的識別碼圖在圖像傳感器上成像形成碼圖成像，所述評估單元以物像板上可評估圖形中的識別碼圖在圖像傳感器上成像形成的碼圖成像作為對比對象，評估單元讀取該碼圖成像，并將該碼圖成像與標(biāo)準(zhǔn)碼圖庫中的碼圖進(jìn)行對比，得到油門踏板的轉(zhuǎn)動角值。
全文摘要
一種基于圖像的非接觸式電子油門裝置，用于確定油門踏板的轉(zhuǎn)動角度，所述的一種基于圖像的非接觸式電子油門裝置，包括油門踏板，物像板、光源體、圖像傳感器、光學(xué)裝置、評估單元，所述物像板可繞轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動為油門踏板的轉(zhuǎn)動所限定，所述圖像傳感器的輸出聯(lián)接到評估單元，以確定油門踏板的轉(zhuǎn)動角度，所述評估單元包括微處理器，其特征在于所述物像板上包括可評估圖形，所述評估單元至少包括對可評估圖形在圖像傳感器上成像的尺寸進(jìn)行計算的圖像處理模塊，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)雜的問題。
文檔編號F02D11/06GK102322359SQ20111022938
公開日2012年1月18日 申請日期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 申請人:深圳市世紀(jì)經(jīng)緯數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司