一種多方向障礙物檢測裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種多方向障礙物檢測裝置，包括線路板組件、遮光罩組件、底座。線路板組件包括沿水平面圓周呈等間距分布的紅外發射管、紅外接收頭和向上方向排列的紅外發射管、紅外接收頭以及主控芯片、電源模塊和紅外發射管功率調整模塊、功率微調模塊、載波驅動模塊和輸出模塊。遮光罩組件套裝于線路板組件上部，將所有紅外接收頭進行遮光罩組件內部的光學隔離。遮光罩組件、線路板組件和底座通過螺釘固定連接。該多方向障礙物檢測裝置可以同時實現前、后、左、右、左前、左后、右前、右后及上方的障礙物的距離值的測量，且測量速度快、體積小、重量輕且成本低廉，特別適用于需要快速運動且運動方向經常改變的飛行類運動設備使用。

【技術實現步驟摘要】
一種多方向障礙物檢測裝置
本專利技術涉及傳感器
，具體為一種多方向障礙物檢測裝置。本專利技術也可以在包括移動設備和智能控制的其他電路中使用，諸如遙控接收電路，或者有障礙物檢測需求的任何電路
技術介紹
。在現實生活中，越來越多的智能設備都需要檢測設備與障礙物之間的距離以方便進行線路規劃、避障等自動控制。在無人機、掃地機器人、無人駕駛汽車等方面，障礙物檢測得到了廣泛的應用。特別是在小型多軸飛行器上，需要重量輕，距離測量速度快、耗電小并且能同時檢測前后左右等多個方向距離的裝置。以保證四軸飛行器的自動避障飛行，提高多軸飛行器自身的安全性以及防止出現多軸飛行器傷人的安全事故。市面上常見的障礙物檢測方法有激光測距、超聲波測距和圖像識別（視覺）測距等。但常見的障礙物檢測方法和設備往往存在著成本高、功耗大、距離測量速度慢、重量和體積大的缺點。同時也因為上述原因，常見的障礙物檢測裝置一般只能同時進行一個方向的障礙物檢測，無法簡單地通過增加檢測裝置的數量來同時完成前后左右等多方向的障礙物檢測，不利于在多軸飛行器這種需要進行前后左右運動的飛行器上使用。因此，我們提出一種多方向障礙物檢測裝置，以便于解決上述中提出的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種多方向避障距離傳感器，以解決上述
技術介紹
中提出的成本高、功耗大、距離測量速度慢、重量和體積大，而且無法同時完成前后左右等多方向的障礙物檢測的問題。為了解決上述技術問題，本專利技術是通過以下技術方案實現的：一種多方向障礙物檢測裝置，包括線路板組件、遮光罩組件和底座。所述的線路板組件包括沿水平圓周等間距分布的紅外發射管、沿水平圓周等間距分布的紅外接收頭、向上方向排列的紅外發射管、向上方向排列的紅外接收頭、主控芯片、電源模塊、紅外發射管功率調整模塊、功率微調模塊、載波驅動模塊和輸出模塊。所述的遮光罩組件套裝于線路板組件上部，將所有紅外接收頭進行遮光罩組件內部的光學隔離，防止非障礙物反射的紅外線信號傳導到紅外接收頭。遮光罩主體沿水平圓周等間距向外方向設置有紅外發射管的紅外發射窗口和紅外接收頭的紅外接收窗口。遮光罩組件包括遮光罩主體、上紅外接收頭安裝座和上蓋板，上紅外接收頭安裝座位于遮光罩主體中央上部位置，與遮光罩主體粘貼連接，上蓋板位于上紅外接收頭安裝座上部中間位置，與上紅外接收頭安裝座粘貼連接。所述的底座位于線路板組件的下方，遮光罩組件、線路板組件和底座通過螺釘固定連接。優選的，所述沿水平圓周等間距分布的紅外發射管、紅外接收頭的數量各為8只，呈前、后、左、右、左前、左后、右前、右后排列，結合紅外發射管發射角度和紅外接收頭的接收角度可以完成前、后、左、右、左前、左后、右前、右后多方向的障礙物檢測。優選的，所述遮光罩主體下部開有形狀與紅外接收頭外形相近的凹槽，該凹槽正好可以容納紅外接收頭，使各個紅外接收頭彼此之間光學隔離，同時方便遮光罩主體套裝在紅外接收頭外部。優選的，所述遮光罩組件采用不透光深色塑料材質。優選的，所述線路板組件呈圓形，直徑為40—60毫米。一種多方向障礙物檢測裝置，其測量距離的原理是：紅外接收頭是否能收到被障礙物反射的紅外發射管發射的載波紅外線信號，與障礙物的反射面與紅外接收頭的距離和紅外發射管所發射的紅外線信號的強度兩者均有關系。當障礙物的反射面與紅外接收頭的距離為固定值時，通過所述的線路板組件的主控芯片和紅外發射管功率調整模塊由小到大階梯狀調整紅外發射管發射的紅外線信號的發射功率。開始時由于紅外線信號的發射功率小，導致紅外線信號的強度太小，紅外接收頭無法接收到反射面反射回來的紅外線信號。隨著紅外線信號的發射功率的增加，當發射的紅外線信號的強度增加到某個值時，紅外接收頭開始能夠接收到反射面反射回來的紅外線信號，此時的紅外線信號的強度值就和反射面與紅外接收頭的距離值對應起來了。同樣的，當紅外發射管發射的載波紅外線信號的強度為固定值時，反射面由遠處靠近紅外接收頭。開始時由于反射面距離太遠導致紅外線信號的強度太小，紅外接收頭無法接收到反射面反射回來的紅外線信號，當反射面由遠處靠近紅外接收頭到某個距離值時，紅外接收頭開始能接收到反射面反射回來的紅外線信號，此時的反射面與紅外接收頭的距離值就和紅外線信號的強度值對應起來了。根據反射面與紅外接收頭的距離值和紅外線信號的強度值的對應關系建立發射信號的強度值與距離值的對應關系表，就可以通過正好能接收到反射信號時所發射的紅外線信號的強度值來推算距離值了。通常情況下，施加在紅外發射管兩端的電壓越大，流過紅外發射管的電流越大，紅外發射管的發射功率和紅外發射管發射的紅外信號的強度也越大，所以也可以用紅外發射管兩端的電壓大小來表示紅外發射管的發射功率和紅外發射管發射的紅外信號的強度的大小。雖然采用上述方法測量距離的精度不高，根據算法不同誤差在5厘米—30厘米，但應用于障礙物的檢測其精度已經足夠。所述的線路板組件的紅外發射管功率調整模塊在主控芯片的控制下，快速且不斷地調整紅外發射管的工作電壓來改變發射的紅外線信號的強度，同時主控芯片不斷地同步地判斷每個紅外接收頭是否收到反射回來的紅外線，并且記錄和分析每個紅外接收頭剛好收到反射信號時紅外發射管的工作電壓值，根據紅外發射管的工作電壓值與距離值的對應關系表來判斷障礙物與每個紅外接收頭的距離。優選的，紅外發射管功率調整模塊采用主控芯片的DAC輸出模塊和輸出跟隨器的模式，通過改變紅外發射管的工作電壓來調整紅外發射信號的強度值，此時主控芯片的DAC模塊的控制值與紅外發射管的發射信號的強度值相對應。優選的，紅外發射管的發射信號采用38KHz的載波頻率，以提高對周圍環境的紅外線雜波的抗干擾能力。優選的，紅外接收頭采用市場上常用的中心頻率為38KHz的通紅外遙控器的一體化紅外接收頭，以提高抗干擾能力的同時，降低產品成本。優選的，主控芯片同時測量9路紅外信號的周期T為0.1秒，一秒鐘可以獲得10組9個方向的距離值。術語“紅外接收頭”也稱為紅外接收模塊或者紅外線接收模組(InfraredReceiverModule，簡稱IRM)，是指把包括紅外監測二極管、放大器、限幅器、帶通濾波器、積分電路、比較器等電路集成在一個元件中，共同組合封裝而成的一體化紅外接收頭，可簡化及小型化應用商品的電路設計。一體化紅外接收頭在接收到足夠強度的紅外線載波信號且載波頻率符合紅外接收頭的規定要求時會輸出低電平信號，否則輸出高電平信號。一體化紅外接收頭被廣泛應用于空調、風扇、暖風機、加濕器、電視、DVD、機頂盒、遙控玩具、燈飾照明等紅外線遙控領域。術語“DAC”是指數模轉換器，又稱D/A轉換器，簡稱DAC，它是把數字量轉變成模擬量的器件。現在常用的單片機、信號處理器等主控芯片內部已集成了數模轉換器。術語“DAC的控制值”是指數模轉換器工作時，把數字量轉變成模擬量時的數字量的值。術語“PWM”是指脈沖寬度調制（Pulsewidthmodulation，PWM）技術，它是把每一脈沖寬度均相等的脈沖列作為PWM波形，通過改變脈沖列的周期可以調頻，改本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種多方向障礙物檢測裝置，包括線路板組件（5）、遮光罩組件和底座（9），其特征在于：所述的線路板組件（5）包括沿水平圓周等間距分布的紅外發射管（1）、沿水平圓周等間距分布的紅外接收頭（2）、向上發射的紅外發射管（3）和向上接收的紅外接收頭（4）、主控芯片、電源模塊、紅外發射管功率調整模塊、功率微調模塊、載波驅動模塊和輸出模塊；所述的遮光罩組件包括遮光罩主體（6）、上紅外接收頭安裝座（7）和上蓋板（8），所述的遮光罩主體(6)沿水平圓周等間距設置有紅外發射管(1)的紅外發射窗口(12)和紅外接收頭(2)的紅外接收窗口(11)，所述的上紅外接收頭安裝座（7）位于遮光罩主體（6）中央上部位置，與遮光罩主體（6）粘貼連接，所述的上蓋板（8）位于上紅外接收頭安裝座（7）上部中間位置，與上紅外接收頭安裝座（7）粘貼連接，所述的上紅外接收頭安裝座（7）上部開有向上方向的紅外發射窗口（14），所述的上蓋板（8）上部開有向上方向的紅外接收窗口（13）；所述的遮光罩組件套裝于線路板組件（5）上部，所述的底座（9）位于線路板組件的下方，所述的遮光罩主體（6）、線路板組件（5）和底座（9）通過螺釘（10）固定連接。/n...

【技術特征摘要】
1.一種多方向障礙物檢測裝置，包括線路板組件（5）、遮光罩組件和底座（9），其特征在于：所述的線路板組件（5）包括沿水平圓周等間距分布的紅外發射管（1）、沿水平圓周等間距分布的紅外接收頭（2）、向上發射的紅外發射管（3）和向上接收的紅外接收頭（4）、主控芯片、電源模塊、紅外發射管功率調整模塊、功率微調模塊、載波驅動模塊和輸出模塊；所述的遮光罩組件包括遮光罩主體（6）、上紅外接收頭安裝座（7）和上蓋板（8），所述的遮光罩主體(6)沿水平圓周等間距設置有紅外發射管(1)的紅外發射窗口(12)和紅外接收頭(2)的紅外接收窗口(11)，所述的上紅外接收頭安裝座（7）位于遮光罩主體（6）中央上部位置，與遮光罩主體（6）粘貼連接，所述的上蓋板（8）位于上紅外接收頭安裝座（7）上部中間位置，與上紅外接收頭安裝座（7）粘貼連接，所述的上紅外接收頭安裝座（7）上部開有向上方向的紅外發射窗口（14），所述的上蓋板（8）上部開有向上方向的紅外接收窗口（13）；所述的遮光罩組件套裝于線路板組件（5）上部，所述的底座（9）位于線路板組件的下方，所述的遮光罩主體（6）、線路板組件（5）和底座（9）通過螺釘（10）固定連接。


2.根據權利要求1所述的多方向障礙物檢測裝置，其特征在于：所述的遮光罩組件采用不透光深色塑料材質；所述的遮光罩主體（6）下部開有紅外接收頭凹槽（15），所述的紅外接收頭凹槽（15）正好可以容納沿水平圓周等間距分布的紅外接收頭（2），使各個紅外接收頭在遮光罩主體（6）內部彼此之間光學隔離，同時方便遮光罩主體（6）套裝在線路板組件（5）上面。


3.根據權利要求1所述的多方向障礙物檢測裝置，其特征在于：所述的沿水平圓周等間距分布的紅外接收頭（2）和向上接收的紅外接收頭（4），采用的是通用的紅外線遙控接收設備中常用的一體化紅外接收頭，也稱為紅外接收模塊或者紅外線接收模組(InfraredReceiverModule，簡稱IRM)，是指把包括紅外監測二極管、放大器、限幅器、帶通濾波器、積分電路、比較器等電路集成在一個元件中，共同組合封裝而成的一體化紅外接收頭，一體化紅外接收頭被廣泛應用于空調、風扇、暖風機、加濕器、電視、DVD、機頂盒、遙控玩具、燈飾照明等紅外線遙控領域。


4.根據權利要求1所述的多方向障礙物檢測裝置，其特征在于：所述的沿水平圓周等間距分布的紅外發射管（1）和沿水平圓周等間距分布的紅外接收頭（2）的數量各是8個，呈前、后、左、右、左前、左后、右前、右后排列，其紅外線發射和紅外線接收面向外。


5.根據權利要求1所述的多方向障礙物檢測裝置，其特征在于：所述的線路板組件（5）的主控芯片IC1的DAC輸出和運算放大器IC2組成紅外發射管功率調整模塊；主控芯片IC1的DAC輸出管腳通過串接電阻R10連接運算放大器IC2的正向輸入管腳、運算放大器IC2的反向輸入管腳通過電阻R11接地，運算放大器IC2的反向輸入管腳通過串接電阻R12連接運算放大器IC2的輸出端。


6.根據權利要求1所述的多方向障礙物檢測裝置，其特征在于：所述的線路板組件（5）的運算放大器IC2的輸出端與紅外發射管LED1—LED9的正向端連接在一起，紅外發射管LED1—LED9的負向端分別通過串接功率微調電阻R1—R9與限流電阻R13的一端連接在一起,限流電阻R13的另一端連接三極管Q1的集電極，三極管Q1的發射極接地，三極管Q1的基極通過串接電阻R14連接主...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃海容，
申請(專利權)人：黃海容，
類型：發明
國別省市：浙江;33