一種新型超聲波平面定位裝置及其測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及機(jī)械電子工程領(lǐng)域，尤其涉及一種新型超聲波平面定位裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波是一種振動頻率大于20kHz的聲波。超聲波具有振動頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小而且方向性好還能夠?yàn)榉瓷渚€定向傳播等優(yōu)點(diǎn)，而且超聲波傳感器的能量消耗緩慢有利于測距。超聲波測距設(shè)計(jì)方便、計(jì)算簡單、成本較低，對光照變化、煙霧灰塵、色彩偽裝、電磁干擾等環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，具有廣泛的應(yīng)用前景，在汽車避障、工業(yè)控制、勘探測量、機(jī)器人定位和安全防范等領(lǐng)域有較強(qiáng)的工程應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對以上不足之處，提供了一種新型超聲波平面定位裝置，實(shí)現(xiàn)對物體的精確定位。
[0004]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的方案是一種新型超聲波平面定位裝置，包括第一超聲波測距模塊和第二超聲波測距模塊，所述第一超聲波測距模塊和所述第二超聲波測距模塊相互垂直且分別固定在兩個舵機(jī)上，所述舵機(jī)分別經(jīng)一升降機(jī)構(gòu)上下移動；一控制單元，所述第一超聲波測距模塊、第二超聲波測距模塊和舵機(jī)均與所述控制單元電連接。
[0005]進(jìn)一步的，所述升降機(jī)構(gòu)包括一橋式升降臺、架設(shè)于所述橋式升降臺上且沿所述橋式升降臺上下移動的托架；所述舵機(jī)固定于所述托架上。
[0006]進(jìn)一步的，所述橋式升降臺包括一底座和分別固定于所述底座兩端的立柱，所述立柱沿軸向設(shè)有U型滑槽，所述托架兩端分別經(jīng)一螺栓和一螺母配合與所述U型滑槽滑動連接。
[0007]進(jìn)一步的，所述舵機(jī)的轉(zhuǎn)軸上設(shè)有一固定翼，所述第一超聲波測距模塊和所述第二超聲波測距模塊分別固定在所述固定翼上。
[0008]進(jìn)一步的，還包括一舵機(jī)方向控制模塊，所述舵機(jī)方向控制模塊包括五個開關(guān)按鈕和一個兩位的撥碼盤，所述開關(guān)按鈕與所述控制單元電連接；所述撥碼盤的兩個輸入端與所述控制單元電連接，所述撥碼盤的兩個輸出端分別與所述舵機(jī)的信號控制端相連接。
[0009]進(jìn)一步的，還包括一顯示模塊，所述顯示模塊為LED數(shù)碼管顯示模塊，所述LED數(shù)碼管顯示模塊與所述控制單元電連接。
[0010]進(jìn)一步的，所述第一超聲波測距模塊和所述第二超聲波測距模均為HC-SR04。
[0011]進(jìn)一步的，所述控制單元為單片機(jī)，所述單片機(jī)型號為AT89C52。
[0012]基于上述所述的一種新型超聲波平面定位裝置的測量方法，其特征在于，包括以下步驟:
(I)調(diào)整升降機(jī)構(gòu)保證所述第一超聲波測距模塊和第二超聲波測距模塊處于同一高度
hi ；
(2 )啟動電源，通過所述控制單元控制所述兩個舵機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過調(diào)整所述舵機(jī)方向控制模塊中的開關(guān)按鈕，依次調(diào)整所述舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)?0°、40°、90°、120°、150° ；
(3)根據(jù)被測物體的方位，調(diào)整所述舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度；
(4)測量過程中，實(shí)時采集所述LED數(shù)碼顯示模塊的數(shù)據(jù)，得到第一組數(shù)據(jù)；
(5)關(guān)閉電源，重新調(diào)整升降機(jī)構(gòu)，使得所述第一超聲波測距模塊和第二超聲波測距模塊處于同一高度h2，重復(fù)進(jìn)行步驟(2 )至步驟(4 )，得到第二組數(shù)據(jù)；
(6)通過多次調(diào)整高度，根據(jù)采集所得多組數(shù)據(jù)，采用數(shù)學(xué)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到所述被測物體各點(diǎn)的坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對被測物體的定位。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下有益效果:通過所述第一超聲波測距模塊和第二超聲波測距模塊相對垂直設(shè)置于兩舵機(jī)上，通過所述控制單元控制舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)所述第一超聲波測距模塊和第二超聲波測距模塊固定在舵機(jī)上由舵機(jī)帶動進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描，極大地增加了掃描范圍。本發(fā)明提供的新型超聲波平面定位裝置，整體結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，成本低廉，可靠性強(qiáng)；同時測量速度快，可實(shí)時顯示物體位置坐標(biāo)的變化；體積小，攜帶方便，在汽車避障、工業(yè)控制、勘探測量、機(jī)器人定位和安全防范等領(lǐng)域有較強(qiáng)的工程應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明專利進(jìn)一步說明。
[0015]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的整體電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的升降機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的第一超聲波測距模塊和第二超聲波測距模塊的電路連接圖。
[0018]圖4為本發(fā)明實(shí)施例的舵機(jī)方向控制模塊的電路連接圖。
[0019]圖中:1_舵機(jī)方向控制模塊；2_LED數(shù)碼管顯示模塊；3_控制單元；4_第一超聲測距模塊；5_第二超聲波測距模塊；6_測量物體；7_放置架；8_螺釘；9_固定翼；10_舵機(jī)；11-托架；12_螺母；13_墊片；14_螺栓；15-橋式升降臺。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0021]如圖1?4所示，本實(shí)施例的一種新型超聲波平面定位裝置，包括第一超聲波測距模塊4和第二超聲波測距模塊5，所述第一超聲波測距模塊4和所述第二超聲波測距模塊5相互垂直且分別固定在兩個舵機(jī)10上，所述舵機(jī)10分別經(jīng)一升降機(jī)構(gòu)上下移動；一控制單元3，所述第一超聲波測距模塊4、第二超聲波測距模塊5和舵機(jī)10均與所述控制單元3電連接。
[0022]從上述可知，本發(fā)明的有益效果在于:通過所述第一超聲波測距模塊4和第二超聲波測距模塊5相對垂直設(shè)置于兩舵機(jī)10上，通過所述控制單元3控制舵機(jī)10的旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)所述第一超聲波測距模塊4和第二超聲波測距模塊5固定在舵機(jī)10上由舵機(jī)10帶動進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描，極大地增加了掃描范圍。
[0023]在本實(shí)施例中，所述升降機(jī)構(gòu)包括一橋式升降臺15、架設(shè)于所述橋式升降臺15上且沿所述橋式升降臺15上下移動的托架11 ;所述舵機(jī)10固定于所述托架11上。
[0024]在本實(shí)施例中，所述橋式升降臺15包括一底座和分別固定于所述底座兩端的立柱，所述立柱沿軸向設(shè)有U型滑槽，所述托架11兩端分別經(jīng)一螺栓14和一螺母12配合與所述U型滑槽滑動連接。通過所述升降機(jī)構(gòu)可以調(diào)整舵機(jī)10的高低，結(jié)合相對垂直設(shè)置的所述第一超聲波測距模塊4和第二超聲波測距模塊5，可以測量被測物體6整體三維的位置，從而更完整的定位出被測物體6的整體結(jié)構(gòu)。所述螺母12和螺栓14之間設(shè)有一帶有彈性的墊片13。
[0025]在本實(shí)施例中，所述舵機(jī)10的轉(zhuǎn)軸上設(shè)有一固定翼9，所述第一超聲波測距模塊
4和所述第二超聲波測距模塊5分別固定在所述固定翼9上。通過控制所述舵機(jī)10，使得所述固定翼9旋轉(zhuǎn)，從而使得位于所述固定翼9上的所述第一超聲波測距模塊4和第二超聲波測距模塊5旋轉(zhuǎn)。所述固定翼9上分別設(shè)有一用于放置所述第一超聲波測距模塊4和所述第二超聲波測距模塊5的放置架7，所述放置架7兩端經(jīng)一螺釘8固定在所述固定翼9上。
[0026]在本實(shí)施例中，還包括一舵機(jī)方向控制模塊I，所述舵機(jī)方向控制模塊I包括五個開關(guān)按鈕和一個兩位的撥碼盤，所述開關(guān)按鈕與所述控制單元3電連接；所述撥碼盤的兩個輸入端與所述控制單元3電連接，所述撥碼盤的兩個輸出端分別與所述舵機(jī)10的信號控制端相連接。將X軸方向的舵機(jī)10，用P0.5接舵機(jī)10的PWMl引腳。Y軸方向的舵機(jī)10，用P0.6接舵機(jī)10的PWM2引腳。P0.5,P0.6和舵機(jī)10的PWM引腳連線間接一個兩位的撥碼盤，用于控制舵機(jī)10信號控制端的通斷。兩個舵機(jī)10的Gnd和Vcc引腳分別接地和電源。所述控制單元3的P0.0-P0.4分別連接著開關(guān)按鈕S2、S3、S4、S5和S6，然后再接地，用