МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА” Кафедра ЕОМ
ЗВІТ з практики на тему бакалаврської кваліфікаційної роботи. «Система визначення відстані на базі ультразвукового датчика» Львів – 2012ЗМІСТ ВСТУП В даній роботі розглядається система визначення відстані на базі ультразвукового датчика вимірювання відстані. Дана система розроблена для вимірювання відстані в любительській робототехніці. На сьогоднішній день аматорська робототехніка дійшла до такого рівня, що обчислювальна потужність бортових пристроїв може значно перевищувати потужність необхідну для обробки сигналів з безлічі датчиків, і відповідно робота можна «навантажити» додатковою інформацією. З іншого боку все більший ступінь автономності роботів вимагає більшої інформації про навколишній його світі для самостійного ухвалення рішення і більшої мобільності. Іншими словами, постає проблема вирішення завдань локалізації та орієнтації в просторі. Найбільш поширеними методами вирішення цих завдань є методи, засновані на штучному зорі (обробка сигналу з відео камери) і системи сканерів на базі датчиків відстані. Обробка відео сигналу, все ж є досить ресурсномісткою завданням, як в плані обчислювальних витрат, так і людино-годин на розробку програмного забезпечення. Тому основний акцент в даній роботі було зроблено на розробку системи вимірювання відстані для використання в любительській робототехніці. Існує багато методів вимірювання відстані, але основними є: фазовий, частотний, інтерференційований і імпульсний (часовий). Найбільш поширеним методом вимірювання відстані в геодезії є фазовий, що дозволяє вимірювати відстані від десятків метрів до десятків (в радіодіапазоні - до сотень) кілометрів. Практично у всіх світло-і радіодальномірах і в більшості радіогеодезичних систем використовують фазовий метод. В сучасних світлодальноміра управління, обчислення і контроль виконуються мікропроцесором по заданій програмі. Вимірювання відстаней таким світлодалекоміром полягає в установці над пунктами світлодалекоміра і відбивача, наведенні світлодалекоміра на відбивач і натисканні кнопки «пуск». Вимірювання виконують протягом кількох секунд. У фазовому світлодальномір (рис. 1) світловий потік проходить через модулятор, керований напругою від генератора стабільної частоти, на виході з модулятора він модульований на амплітуді з частотою, рівною частоті генератора. Оптична система збирає світловий потік і направляє його на відбивач, встановлений на кінці вимірюваної лінії, від відбивача він надходить на фотоприймач, в якому світлова енергія перетворюється в електричну і після посилення і перетворення надходить на фазометр. На нього ж надходить сигнал від генератора, тобто на фазометр надходять два сигнали однакової частоти, але різної фази, різниця фаз залежить від Довжини вимірюваної лінії.
Рис. 1. Схема фазового світлодальноміра Для контролю і підвищення точності в світлодальноміра є оптична лінія короткого замикання, використовувана як контрольне відстань. Довжина хвилі масштабної частоти генератора значно менше вимірюваного відстані, тому різниця фаз набагато більше 360 °, а фазометр вимірює величину від 0 до 360 °. Виникає неоднозначність, як уже зазначалося, вирішують шляхом вимірювання відстані на декількох частотах генератора стабільної частоти. Точність світлодальномірів залежить від стабільності і величини масштабної частоти генератора, точності фазовимірювального блоку, потужності світлового потоку та інших факторів. В радіодальноміра в якості несучої частоти використовують зазвичай 3-сантиметрові електромагнітні хвилі, а замість використовуваного в світлодальноміра пасивного відбивача - активний відповідач. На кінцях вимірюваної лінії встановлюють провідну і відому станції, які часто роблять взаємозамінними. При вимірюванні обидві станції працюють як активні радіоелектронні пристрої, результат вимірювання одержують на провідній станції. На цій станції працюють два генератора електромагнітних кол...