1Giới thiệu
Siêu âm phạm vilà một kỹ thuật phát hiện không tiếp xúc sử dụng sóng siêu âm phát ra từ nguồn âm thanh và sóng siêu âm phản ánh trở lại nguồn âm thanh khi phát hiện trở ngại và khoảng cách của chướng ngại vật được tính toán dựa trên tốc độ truyền của tốc độ âm thanh trong không khí. Do tính trực tiếp siêu âm tốt của nó, nó không bị ảnh hưởng bởi ánh sáng và màu sắc của vật thể đo được, do đó nó được sử dụng rộng rãi trong việc tránh chướng ngại vật robot. Cảm biến có thể cảm nhận được các chướng ngại vật tĩnh hoặc động trên đường đi bộ của robot, và báo cáo thông tin khoảng cách và hướng của các chướng ngại vật trong thời gian thực. Robot có thể thực hiện chính xác hành động tiếp theo theo thông tin.
Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ ứng dụng robot, robot trong các trường ứng dụng khác nhau đã xuất hiện trên thị trường và các yêu cầu mới được đưa ra cho các cảm biến. Làm thế nào để thích ứng với việc áp dụng robot trong các lĩnh vực khác nhau là một vấn đề đối với mọi kỹ sư cảm biến để suy nghĩ và khám phá.
Trong bài báo này, thông qua việc áp dụng cảm biến siêu âm trong robot, để hiểu rõ hơn về việc sử dụng cảm biến tránh chướng ngại vật.
2Giới thiệu cảm biến
A21, A22 và R01 là các cảm biến được thiết kế dựa trên các ứng dụng điều khiển robot tự động, với một loạt các lợi thế của khu vực mù nhỏ, khả năng thích ứng đo mạnh, thời gian phản hồi ngắn, nhiễu lọc lọc, khả năng thích ứng cài đặt cao, chống bụi và không thấm nước, tuổi thọ dài và độ tin cậy cao, v.v. Chúng có thể điều chỉnh các cảm biến với các thông số khác nhau theo các robot khác nhau.
Hình ảnh sản phẩm A21, A22, R01
Chức năng trừu tượng ：
• Cung cấp điện áp rộng ， điện áp làm việc3.3 ～ 24V ；
• Khu vực mù có thể tối thiểu lên tới 2,5cm ；
• Phạm vi xa nhất có thể được đặt, có thể đặt phạm vi 5 cấp từ 50cm đến 500cm thông qua các hướng dẫn ；
• Một loạt các chế độ đầu ra có sẵn, UART Auto / được điều khiển, Điều khiển PWM, Cấp độ TTL khối lượng chuyển đổi (3.3V), RS485, IIC, v.v. .
• Tốc độ baud mặc định là 115.200, hỗ trợ sửa đổi ；
• Thời gian phản hồi cấp MS, Thời gian đầu ra dữ liệu có thể lên tới 13ms nhanh nhất ；
• Có thể chọn một góc đơn và đôi, tổng cộng bốn cấp độ được hỗ trợ cho các kịch bản ứng dụng khác nhau
• Chức năng giảm nhiễu tích hợp có thể hỗ trợ cài đặt mức độ nhiễu 5 cấp ；
• Công nghệ xử lý sóng âm thông minh, thuật toán thông minh tích hợp cho các bộ lọc sóng âm thanh nhiễu, có thể xác định sóng âm thanh nhiễu và tự động thực hiện lọc ；
• Thiết kế cấu trúc chống thấm nước, IP67 không thấm nước ；
• Khả năng thích ứng cài đặt mạnh, phương pháp cài đặt rất đơn giản, ổn định và đáng tin cậy ；
• Hỗ trợ nâng cấp phần sụn từ xa ；
3Thông số sản phẩm
(1) Các tham số cơ bản
(2) Phạm vi phát hiện
Cảm biến tránh chướng ngại vật siêu âm có phiên bản hai góc của sự lựa chọn, khi sản phẩm được cài đặt theo chiều dọc, góc phát hiện hướng bên trái và bên phải lớn, có thể làm tăng phạm vi bảo hiểm của tránh chướng ngại vật, góc phát hiện hướng thẳng đứng nhỏ, nó tránh được sự kích hoạt sai do không đồng đều.
Sơ đồ phạm vi đo lường
4Sơ đồ kỹ thuật cảm biến tránh chướng ngại vật siêu âm
(1) Sơ đồ cấu trúc phần cứng
(2) Quy trình làm việc
Một cảm biến được cung cấp bởi các mạch điện.
B 、 Bộ xử lý bắt đầu tự kiểm tra để đảm bảo rằng mỗi mạch hoạt động bình thường.
C 、 Tự kiểm tra bộ xử lý để xác định xem có tín hiệu nhiễu tần số tương tự siêu âm trong môi trường hay không, sau đó lọc và xử lý các sóng âm thanh của người ngoài hành tinh kịp thời. Khi giá trị khoảng cách chính xác không thể được cung cấp cho người dùng, hãy đưa dữ liệu ký hiệu bất thường để ngăn chặn lỗi, sau đó chuyển sang quy trình k.
D 、 Bộ xử lý gửi các hướng dẫn đến mạch xung kích thích tăng cường để kiểm soát cường độ kích thích theo góc và phạm vi.
E 、 Đầu dò siêu âm T truyền tín hiệu âm thanh sau khi làm việc
F 、 Đầu dò siêu âm r nhận tín hiệu âm thanh sau khi làm việc
G 、 Tín hiệu âm thanh yếu được khuếch đại bởi mạch khuếch đại tín hiệu và được trả lại cho bộ xử lý.
H Tín hiệu được khuếch đại được trả lại cho bộ xử lý sau khi định hình và thuật toán thông minh tích hợp lọc công nghệ sóng âm thanh nhiễu, có thể sàng lọc hiệu quả mục tiêu thực sự.
I Mạch phát hiện nhiệt độ, phát hiện phản hồi nhiệt độ môi trường bên ngoài cho bộ xử lý
J 、 Bộ xử lý xác định thời gian trả lại của tiếng vang và bù nhiệt độ kết hợp với môi trường môi trường bên ngoài, tính toán giá trị khoảng cách (s = v *t/2).
K 、 Bộ xử lý truyền tín hiệu dữ liệu được tính toán cho máy khách thông qua dòng kết nối và trở về a.
(3) Quá trình can thiệp
Siêu âm trong lĩnh vực robot, sẽ phải đối mặt với nhiều nguồn nhiễu khác nhau, chẳng hạn như nhiễu nguồn, thả, tăng, thoáng qua, v.v ... Giao thoa bức xạ của mạch điều khiển bên trong robot và động cơ. Siêu âm hoạt động với không khí là phương tiện. Khi một robot được trang bị nhiều cảm biến siêu âm và nhiều robot hoạt động liền kề cùng một lúc, sẽ có nhiều tín hiệu siêu âm không bản địa trong cùng một không gian và thời gian, và sự can thiệp lẫn nhau giữa các robot sẽ rất nghiêm trọng.
Theo quan điểm của các vấn đề nhiễu này, cảm biến tích hợp trong công nghệ thích ứng rất linh hoạt, có thể hỗ trợ cài đặt mức độ giảm nhiễu 5 cấp, cùng một bộ lọc nhiễu tần số có thể được đặt, phạm vi và góc có thể được đặt, sử dụng thuật toán bộ lọc ECHO, có khả năng chống can thiệp mạnh.
Sau khi phòng thí nghiệm DYP thông qua phương pháp thử nghiệm sau: Sử dụng 4 cảm biến tránh chướng ngại vật siêu âm để phòng ngừa việc đo lường, mô phỏng môi trường làm việc đa máy, ghi lại dữ liệu, tỷ lệ chính xác dữ liệu đạt hơn 98%.
Sơ đồ của bài kiểm tra công nghệ chống can thiệp
(4) Góc chùm có thể điều chỉnh
Góc chùm cảm biến cấu hình phần mềm có 4 cấp độ: 40,45,55,65, để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng của các kịch bản khác nhau.
5Sơ đồ kỹ thuật cảm biến tránh chướng ngại vật siêu âm
Trong lĩnh vực ứng dụng tránh chướng ngại vật robot, cảm biến là mắt của robot, liệu robot có thể di chuyển linh hoạt và nhanh chóng phụ thuộc phần lớn vào thông tin đo được trả về bởi cảm biến. Trong cùng một loại cảm biến tránh chướng ngại vật siêu âm, đó là một sản phẩm tránh chướng ngại vật đáng tin cậy với chi phí thấp và tốc độ thấp, các sản phẩm được lắp đặt xung quanh robot, giao tiếp với trung tâm điều khiển robot, bắt đầu các cảm biến khác nhau để phát hiện khoảng cách theo hướng chuyển động của robot, đạt được phản ứng nhanh và yêu cầu phát hiện theo yêu cầu. Trong khi đó, cảm biến siêu âm có góc trường FOV lớn để giúp máy thu được nhiều không gian đo để che khu vực phát hiện cần thiết ngay trước mặt nó.
6 、Điểm nổi bật của ứng dụng cảm biến siêu âm trong sơ đồ tránh chướng ngại vật robot
• Radar tránh chướng ngại vật siêu âm FOV tương tự như camera độ sâu, có giá khoảng 20% camera độ sâu;
• Độ phân giải độ chính xác ở mức độ toàn diện toàn diện, tốt hơn camera độ sâu ；
• Kết quả kiểm tra không bị ảnh hưởng bởi màu sắc môi trường bên ngoài và cường độ ánh sáng, các chướng ngại vật vật liệu trong suốt có thể được phát hiện ổn định, chẳng hạn như thủy tinh, nhựa trong suốt, v.v.
• Không có bụi, bùn, sương mù, axit và môi trường kiềm, độ tin cậy cao, tiết kiệm lo lắng, tốc độ bảo trì thấp;
• Kích thước nhỏ để đáp ứng thiết kế bên ngoài robot và thiết kế nhúng, có thể được áp dụng cho nhiều kịch bản của robot dịch vụ, để đáp ứng nhu cầu đa dạng của khách hàng, giảm chi phí.
Thời gian đăng: Tháng 8-16-2022