1,Introdución
Rango ultrasónicoé unha técnica de detección sen contacto que utiliza ondas ultrasónicas emitidas pola fonte de son, e a onda ultrasónica reflicte á fonte sonora cando se detecta o obstáculo, e a distancia do obstáculo calcúlase en función da velocidade de propagación da velocidade de son no aire. Debido á súa boa directividade ultrasónica, non se ve afectado pola luz e a cor do obxecto medido, polo que é amplamente utilizado para evitar obstáculos do robot. O sensor pode detectar os obstáculos estáticos ou dinámicos na ruta a pé do robot e informar a información de distancia e dirección dos obstáculos en tempo real. O robot pode realizar correctamente a seguinte acción segundo a información.
Co rápido desenvolvemento da tecnoloxía de aplicación de robots, apareceron no mercado robots en diferentes campos de aplicación e propóñense novos requisitos para os sensores. Como adaptarse á aplicación dos robots en diferentes campos é un problema que todos os enxeñeiros de sensores deben pensar e explorar.
Neste documento, a través da aplicación de sensor de ultrasóns no robot, para comprender mellor o uso do sensor de evitación de obstáculos.
2,Introdución ao sensor
A21, A22 e R01 son sensores deseñados baseados en aplicacións de control automático de robots, cunha serie de vantaxes de pequena área cega, forte adaptabilidade de medición, curto tempo de resposta, interferencia de filtrado de filtros, alta adaptabilidade de instalación, a proba de po e impermeable, longa vida útil e alta fiabilidade. ,etc. Poden adaptar sensores con diferentes parámetros segundo os diferentes robots.
Imaxes de produtos A21, A22, R01
Resumo da función:
•Amplia fonte de tensión, voltaxe de traballo 3,3 ~ 24 V;
•A área cega pode alcanzar un mínimo de 2,5 cm;
• Pódese establecer o rango máis afastado, pódese configurar un rango total de 5 niveis de 50 cm a 500 cm mediante instrucións;
• Hai unha variedade de modos de saída dispoñibles, UART automático/controlado, PWM controlado, nivel de volume TTL (3,3 V), RS485, IIC, etc. (O consumo de enerxía controlado por UART e controlado por PWM pode soportar un consumo de enerxía de sono ultra baixo ≤5uA)；
•A taxa de transmisión predeterminada é 115.200, admite modificación;
• Tempo de resposta de nivel Ms, o tempo de saída de datos pode ata 13 ms rápido;
• Pódese seleccionar un ángulo único e dobre, un total de catro niveis de ángulo son compatibles para diferentes escenarios de aplicación;
• Función de redución de ruído integrada que pode soportar a configuración de nivel de redución de ruído de 5 graos;
• Tecnoloxía de procesamento de ondas acústicas intelixente, algoritmo intelixente incorporado para filtrar as ondas sonoras de interferencia, pode identificar as ondas sonoras de interferencia e realizar o filtrado automaticamente;
• Deseño de estrutura impermeable, grao de impermeabilidade IP67;
• Forte adaptabilidade de instalación, o método de instalación é sinxelo, estable e fiable;
• Admite actualización de firmware remota;
3,Parámetros do produto
(1) Parámetros básicos
(2) Rango de detección
O sensor ultrasónico de evitación de obstáculos ten unha versión de dous ángulos da elección, cando o produto está instalado verticalmente, o ángulo de detección de dirección horizontal esquerda e dereita é grande, pode aumentar o rango de cobertura de evitación de obstáculos, pequeno ángulo de detección de dirección vertical, ao mesmo tempo. tempo, evita o gatillo incorrecto causado pola superficie irregular da estrada durante a condución.
Diagrama do rango de medida
4,Esquema técnico do sensor ultrasónico para evitar obstáculos
(1) Diagrama da estrutura do hardware
(2) Fluxo de traballo
a、O sensor é alimentado polos circuítos eléctricos.
b、O procesador comeza a autoinspección para garantir que cada circuíto funciona normalmente.
c、O procesador autocomproba para identificar se hai un sinal de interferencia ultrasónico da mesma frecuencia no ambiente e, a continuación, filtra e procesa as ondas sonoras alieníxenas a tempo. Cando non se lle poida dar o valor de distancia correcto ao usuario, proporcione os datos de sinal anormais para evitar erros e, a continuación, salte ao proceso k.
d、O procesador envía instrucións ao circuíto de impulsos de excitación de impulso para controlar a intensidade de excitación segundo o ángulo e o rango.
e、A sonda ultrasónica T transmite sinais acústicos despois de traballar
f、A sonda ultrasónica R recibe sinais acústicos despois de traballar
g、O sinal acústico débil é amplificado polo circuíto amplificador de sinal e devolto ao procesador.
h、O sinal amplificado devólvese ao procesador despois da conformación, e o algoritmo intelixente incorporado filtra a tecnoloxía de ondas sonoras de interferencia, que pode eliminar eficazmente o verdadeiro obxectivo.
i、Circuito de detección de temperatura, detecta a retroalimentación da temperatura do ambiente externo ao procesador
j、O procesador identifica o tempo de retorno do eco e compensa a temperatura combinada co ambiente externo, calcula o valor da distancia (S = V *t/2).
k、O procesador transmite o sinal de datos calculados ao cliente a través da liña de conexión e volve a a.
(3) Proceso de interferencia
Ultrasóns no campo da robótica, enfrontarase a unha variedade de fontes de interferencia, como ruído da fonte de alimentación, caída, sobretensión, transitoria, etc. Interferencia de radiación do circuíto de control interno do robot e do motor. O ultrasón funciona co aire como medio. Cando un robot está equipado con varios sensores ultrasónicos e varios robots traballan xuntos ao mesmo tempo, haberá moitos sinais ultrasóns non nativos no mesmo espazo e tempo, e a interferencia mutua entre os robots será moi grave.
Tendo en conta estes problemas de interferencia, o sensor incorpora unha tecnoloxía de adaptación moi flexible, pode admitir a configuración de nivel de redución de ruído de 5 niveis, pódese configurar o mesmo filtro de interferencia de frecuencia, pódese configurar o rango e o ángulo, utilizando o algoritmo de filtro de eco. unha forte capacidade anti-interferencia.
Despois do laboratorio DYP a través do seguinte método de proba: use 4 sensores ultrasónicos para evitar obstáculos para cubrir a medición, simular o ambiente de traballo de varias máquinas, rexistrar os datos, a taxa de precisión dos datos alcanzou máis do 98%.
Diagrama da proba de tecnoloxía anti-interferencia
(4) Ángulo de luz axustable
O ángulo do feixe do sensor de configuración do software ten 4 niveis: 40,45,55,65, para satisfacer os requisitos de aplicación de diferentes escenarios.
5,Esquema técnico do sensor ultrasónico para evitar obstáculos
No campo da aplicación de evitación de obstáculos do robot, o sensor é o ollo do robot, se o robot pode moverse de forma flexible e rápida depende en gran medida da información de medición que devolva o sensor. No mesmo tipo de sensores ultrasónicos para evitar obstáculos, é un produto fiable para evitar obstáculos con baixo custo e baixa velocidade, os produtos instálanse ao redor do robot, a comunicación co centro de control do robot, inicia diferentes sensores de distancia para a detección de distancia segundo a dirección do movemento. do robot, conseguir unha resposta rápida e requisitos de detección baixo demanda. Mentres tanto, o sensor ultrasónico ten un gran ángulo de campo FOV para axudar á máquina a obter máis espazo de medición para cubrir a área de detección necesaria directamente diante del.
6,Aspectos destacados da aplicación do sensor ultrasónico no esquema de evitación de obstáculos do robot
• O radar ultrasónico para evitar obstáculos FOV é semellante á cámara de profundidade, custa preto do 20% da cámara de profundidade;
• Resolución de precisión milimétrica de rango completo, mellor que a cámara de profundidade；
• Os resultados das probas non se ven afectados pola cor e a intensidade da luz do ambiente externo, pódense detectar de forma estable os obstáculos do material transparente, como vidro, plástico transparente, etc.；
• Libre de po, lama, néboa, ácido e interferencia ambiental alcalina, alta fiabilidade, aforro de preocupacións, baixa taxa de mantemento;
• Pequeno tamaño para satisfacer o deseño externo e integrado do robot, pódese aplicar a unha variedade de escenarios de robots de servizo, para satisfacer as diversas necesidades dos clientes, reducir os custos.
Hora de publicación: 16-ago-2022