Córas braite de robot soghluaiste uathrialach bunaithe ar braiteoir ultrasonaic

Is forlíonadh maith é síneadh ar an braiteoir ultrasonaic leis an gcóras braite de robots soghluaiste atá ann cheana féin. Tá sé léirithe go hiomlán in iarratais turgnamhacha, agus tá praiticiúlacht áirithe aige maidir le bacainní a bhrath agus coigeartú seasamh robot. Mar sin féin, ní mór an modh seo a fheabhsú tuilleadh i bhfíor-am agus cruinneas.

 

Ceann de na cinn is tábhachtaí u braiteoir leibhéal ltrasonic do robots soghluaiste a fháil iompar uathrialach é eolas a fháil ar an gcomhshaol. Baintear é seo amach trí thomhais braiteoirí ultrasonaic éagsúla a úsáid agus faisnéis a bhaint as na tomhais sin. Baineadh úsáid as braiteoirí cosúil le fís, infridhearg, léasair, agus ultrasonaic i robots soghluaiste. Úsáideadh braiteoirí ultrasonaic go forleathan i gcórais braite robot soghluaiste mar gheall ar a bhfeidhmíocht ardchostais agus cur i bhfeidhm crua-earraí simplí. Mar sin féin, tá teorainneacha áirithe ag braiteoirí ultrasonaic freisin, go príomha mar gheall ar an uillinn bhíoma mór, droch-threocht, agus éagobhsaíocht tomhais achair (faoi mhachnamh neamh-ingearach). Dá bhrí sin, is minic a úsáidtear braiteoirí ultrasonaic iolracha nó braiteoirí eile chun cúiteamh a dhéanamh. D'fhonn easnaimh an bhraiteora ultrasonaic féin a dhéanamh suas agus a chumas faisnéis chomhshaoil ​​a fháil a fheabhsú, déanann an páipéar seo córas braite a dhearadh comhdhéanta de braiteoir ultrasonaic comhtháite agus mótar céime.

 

1 Anailís ar phrionsabal braite agus modh braiteoirí ultrasonaic

 

Is é bunphrionsabal braiteoir ultrasonaic ná paicéid tonn brú (ultrasonaic) a sheoladh agus an t-am a thógann sé na paicéid tonn a tharchur agus a chur ar ais chuig an nglacadóir a thomhas.

 

Ina measc, is é an fad idir an sprioc agus an braiteoir ultrasonaic; Is é c an luas tonn ultrasonaic (d'fhonn an tuairisc a shimpliú, ní chuirtear san áireamh tionchar na teochta ar an luas tonn nuair a bhíonn an t-achar a phléitear thíos á thomhas; is é t an t-eatramh ama ó astaíocht go fáiltithe.

 

Toisc nach tomhas pointe é fad a thomhas le ultrafhuaime. Tá tréithe idirleata áirithe ag braiteoirí ultrasonaic. Tá an fuinneamh ultrasonaic astaithe dírithe go príomha ar an bpríomh-lobe, agus maolaíonn sé i gcruth tonn ar an dá thaobh den phríomh-ais tonn, le uillinn idirleata de thart ar 30 ° ar chlé agus ar dheis. Go deimhin, tá an modh ríofa foirmle le himeacht ama bunaithe ar fhrithchaitheamh rathúil, ingearach na dtonnta ultrasonaic. Mar sin féin, tá sé deacair do robot soghluaiste cobhsaíocht a staidiúir tairiscint féin a chinntiú. Úsáidtear an modh braite a bhfuil braiteoir ultrasonaic socraithe ar chorp an róbait shoghluaiste. Nuair a imíonn an robot soghluaiste ó bhalla comhthreomhar, is minic a bhíonn an córas braite deacair an t-achar iarbhír a fháil. Ina theannta sin, nuair a úsáidtear an tréith éagsúlachta ultrafhuaime chun constaicí a thomhas, ní féidir leis ach faisnéis achar an chonstaic sprice a sholáthar, ach ní faisnéis treo agus teorann an sprioc. Cuireann na lochtanna seo teorainn go mór le cur i bhfeidhm praiticiúil agus cur chun cinn braiteoirí ultrasonaic.

 

Bunaithe ar anailís theoiriciúil agus ar thástáil leanúnach, úsáideann an páipéar seo mótar stepper ceithre chéim chun braiteoir ultrasonaic comhtháite amháin a thiomáint chun rothlú chun córas braite dinimiciúil a chruthú.

 

2 Tá córas braite comhdhéanta de braiteoir ultrasonaic comhtháite agus mótair stepper

 

2.1 Dearadh struchtúrach

 

Tá an braiteoir ultrasonaic táthaithe ar an mbord PCB, tá an bord tógtha suas le píopa cruach, agus tá ceann eile an phíobáin chruach ceangailte le seafta an mhótair stepping, agus tá an mótar céimneach socraithe faoin chassis robot. An comhartha rialaithe braiteoir ultrasonaic agus comhartha aschuir atá ceangailte leis an mbord rialaithe ar an gcomhlacht feithicle tríd an líne comhartha. Ina theannta sin, cuirtear sleeve cón-chruthach déanta as ábhar cúr os comhair probe an braiteora ultrasonaic, is é 22 mm trastomhas an bhéil uachtair, is é 16 mm trastomhas an bhéal íochtair, agus is é 20 mm an airde. Ar an mbealach seo, tá srian mór ar uillinn bhíoma an tonn tarchurtha agus an uillinn ag a bhfaightear an tonn frithchaite. D'fhonn an robot a staidiúir a choigeartú, ní mór dó a threo uainíochta agus a seasamh tagartha féin a chinneadh. Dá bhrí sin, déanann muid féin ionchódóir fótaileictreach simplí comhdhéanta de braiteoir fótaileictreach infridhearg díreach agus turntable. Taispeántar dáileadh 2 braiteoir fótaileictreach infridhearg díreach agus socraítear iad go cothrománach ar an líne nasctha lárphointe ar an dá thaobh den chomhlacht gluaisteán robot ag ° . eatraimh 180 Tá an turntable agus an lámh rothlach ceangailte ar chiorcal comhlárnacha, mar a léiríonn an ciorcal seachtrach san fhigiúr, tá na línte scála 1, 3 scartha le 27 ° ; tá na línte scála 2, 1 scartha le 180 ° , agus coimeádtar an líne scála 1 agus lár an braiteoir ultrasonaic ar an líne chothrománach chéanna. Úsáidtear seoladh I ina n-aonar mar chomhordanáidí tagartha, treoraítear I agus II ag an am céanna chun treo an uainíochta a chinneadh, agus Ⅱ pas aonair mar thagairt loingseoireachta nuair a fhilleann an robot ar feadh an bhalla. úsáidtear

 

Tá an braiteoir ultrasonaic comhtháite tiomáinte ag mótar céimneach chun rothlú, agus úsáidtear treo ais lárnach an braiteora ultrasonaic ingearach leis an gcomhlacht robot mar thagairt chomhordaithe dá choigeartú staidiúir féin. Glacann an mótar céimneach uillinn céim 4-chéim 4-bhuille de 1.8 ° , agus 1 chéim in aghaidh an réabhlóide, Aimsíonn an braiteoir ultrasonaic uair amháin, agus cuireann sé an luach tomhais chuig an ríomhaire uachtarach tríd an gcalafort sraitheach.

 

2.2 Dearadh crua-earraí córais braite

 

Tá crua-earraí an chórais braite comhdhéanta den chuid is mó de chiorcad giniúna ultrasonaic, ciorcad glactha ultrasonaic, modúl rialaithe luas mótair stepper, etc. Is é croílár an chórais an t-aon-sliseanna, a chríochnaíonn go príomha an tarchur comhartha agus an fáiltiú, a rialaíonn an mótar céimneach, agus a tharchuireann sonraí chuig an ríomhaire óstach robot le haghaidh próiseála.

 

Úsáideann an ciorcad tarchuradóra ultrasonaic an port P11 den aon-sliseanna chun an chuisle tarchuradóra a aschur, agus tá sé á thiomáint ag an 74HC04 chun an braiteoir ultrasonaic a nascadh. Feabhsaíonn siad a chumas reatha aschuir agus méadaíonn siad achar tarchurtha an bhraiteora ultrasonaic.

 

Glacann an ciorcad glactha agus próiseála ultrasonaic ciorcad iomlánaithe. is ciorcad iomlánaithe tiomnaithe é do ghlacadóirí infridhearg. Anseo úsáidtear CX20106 mar fheiste aimpliúcháin agus braite chun comharthaí a fháil ó bhraiteoirí ultrasonaic, agus tá torthaí maithe bainte amach freisin. Tar éis don réamhaimplitheoir an comhartha frithchaite a fháil ón taiscéalaí glactha ultrasonaic, aimplíonn sé an comhartha le gnóthachan voltais de thart ar 80 dB. Ansin seoltar an comhartha chuig an aimplitheoir teorann chun é a dhéanamh ina chuisle dronuilleogach, agus ansin roghnaíonn an scagaire an minicíocht chun an comhartha trasnaíochta a scagadh, déantar an minicíocht iompróra a scagadh amach ag an brathadóir chun an comhartha ordaithe a bhrath, agus tar éis a mhúnlú, tá sé aschur ag bioráin 7 leibhéal íseal. Déantar imeall titim an aschuir chuisle ó bhioráin 7 a ionchur trí chalafort INT0 an mhicririaltóra.

 

Úsáideann ciorcad an tarchuradóra agus ciorcad glacadóra an braiteora ultrasonaic chomhtháite an t-ionchur/aschur bioráin braite céanna. Mura bhfuil an t-ionchur/aschur leithlisithe, cuirfear isteach go mór ar an gciorcad glacadóra agus ar an gciorcad tarchuradóra. Úsáidtear an lasc analóg déthreo CMOS chun aonrú tarchuir agus glactha a bhaint amach. Glacann an modúl rialaithe mótair stepping modh rialaithe an dáileoir cuisle fáinne L297 + ciorcad iomlánaithe cumhachta dúbailte H-droichead L298. Tá P1.6, P1.7, agus P2.3 den microcomputer aon-sliseanna ceangailte faoi seach leis an CW, clog, agus cuireann siad ar chumas críochfoirt rialaithe L297 an rothlú ar aghaidh agus droim ar ais, comhartha clog, tús agus stop an mhótair a rialú.

 

2.3 Dearadh bogearraí córais braite

Tá bogearraí an chórais braite comhdhéanta den chuid is mó de mhodúl príomhchláir, modúl cláir seirbhíse idirbhriste, agus tá modúl tarchurtha agus glactha ag braiteoir ultrasonaic. Mínítear modúl príomhchláir an chórais braite go príomha anseo.

 

Tá braiteoir ultrasonaic agus modúil tomhais agus rialaithe mótair stepper á rialú ag micrea-ríomhairí aon-sliseanna éagsúla, agus mar sin ní mór don chóras braite agus ríomhaire uachtarach an robot soghluaiste brath ar an líne calafoirt I/O agus ar chumarsáid asincrónach sraitheach idir na micrea-ríomhairí aon-sliseanna. Úsáidtear an bhratach T chun gníomhartha a athrú. Nuair a bhíonn T=0 agus OFF=0 sásta ag an am céanna, is gnáthphróiseas braite braiteoirí ultrasonaic é; nuair a bhíonn T=1, OFF=0, úsáidtear é chun an azimuth a choigeartú roimh gach tomhas timthriall; Tá OFF=1 ag fanacht leis an gcéad ghníomh eile. Úsáidtear an t-amadóir T0 chun am an mhacalla a ríomh, mar sin tá an luach faid d=0.334 × (TH0 × 256+TL0)/2. tugtar cuisle truicear amháin don mhótar stepper. Ansin cinntigh an é an chéad ghníomh eile ná braite braite a dhéanamh nó uillinn azimuth an robot féin a choigeartú, rud a théann isteach i dtimthriall nua.

 

3 Córas braite a thástáil agus a chur i bhfeidhm ar róbat soghluaiste

3.1 Faigh an pointe is gaire don bhalla

 

Sa pháipéar seo, tá an smaoineamh deartha chun an pointe is gaire don bhalla a aimsiú bunaithe ar raon ultrasonaic. An modh tomhais achair leibhéal-ama a roghnú, agus teorainn a chur le raon glactha an bhraiteora ultrasonaic tríd an tairseach macalla glactha a shocrú agus muinchille ionsúite fuaime a chur leis roimh an taiscéalaí. Tá uillinn tomhaiste an bhíoma thart ar ± 20° ag a

fad 75 cm, agus is é an uillinn éifeachtach is féidir a fháil tonnta frithchaiteacha thart ar ± 40°.

 

Cinneann an léas cónúil thart ar an braiteoir ultrasonaic fad machnaimh an phointe is gaire gach uair a thomhaiseann sé an t-achar. Fiú má chlaonann an uillinn bhíoma go dtí an líne poncaithe, is é an t-achar iarbhír fós an luach a thomhas feadh lárlíne an bhíoma. Go teoiriciúil, ba cheart go mbeadh an fad a thomhas laistigh den uillinn bhíoma tarchurtha mar an gcéanna, ach beidh tionchar áirithe ag am turraing an braiteora ultrasonaic agus socrú na tairsí glactha, lena n-áirítear machnamh an bhalla, ar an tomhas fad. De réir turgnaimh, laistigh d'uillinn áirithe (thart ar ± 20° ), ní athraíonn luach an achair tomhais go mór, agus tá a luachanna comharsanacha sách gar (gan níos mó ná 2 mm). Nuair a leanann an uillinn sraonaidh ag méadú, méadaíonn na hathruithe ar luachanna tomhais cóngaracha go suntasach freisin. Dá bhrí sin, is é modh amháin an dá phointe ríthábhachtacha seo a úsáid chun an uillinn idir an bhíoma agus an balla a aimsiú (is é sin, an pointe is gaire don bhalla), agus tiomáineann an mótar stepper an ultrasonaic a rothlú chun an dá phointe ríthábhachtacha seo a aimsiú. Nuair a aimsítear dhá luach cóngarach go leanúnach faoi bhun 2 mm, meastar go bhfuil sé tar éis dul isteach sa chrios cobhsaí, agus socraítear an pointe ina dtarlaíonn an t-athrú roimh agus ina dhiaidh sin mar phointe criticiúil. Taifeadtar gach pointe laistigh den phointe ríthábhachtach seo, agus ansin ríomhtar an lárphointe. Is é an lárphointe an pointe is gaire idir an balla agus an braiteoir ultrasonaic. taispeánann sé sraith sonraí tomhaiste. Laistigh de 72 °～ 108° , is é an t-achar cobhsaí de thomhas achair. Lasmuigh de seo, tá an diall in aice leis an achar tomhaiste níos mó ná 8 mm, agus leis an uillinn Déanfar é a mhéadú tuilleadh nuair a iompú ar an dá thaobh. Rinneadh turgnaimh tríd an fad idir an braiteoir ultrasonaic comhtháite agus an balla a athrú laistigh de 50 cm agus 200 cm. Mar thoradh air sin, bhí earráid tomhaiste na huillinne ingearach leis an mballa teoranta do 2 uillinn chéim.

 

3.2 Cuirtear an córas braite i bhfeidhm ar an robot chun nascleanúint a dhéanamh ar feadh an bhalla

 

Aimsíonn róbait soghluaiste uathrialaithe faisnéis faoin timpeallacht reatha le linn gluaiseachta. Déantar an t-achar a bhraitear gach uair a thomhas ar bhonn staidiúir reatha an róbait. Agus é ag siúl i líne dhíreach ar feadh an bhalla, ráthaíonn an robot cruinneas a ruthag tríd an dearcadh comhpháirteach ar thomhas achair agus a staidiúir féin. Baineadh úsáid go forleathan as tomhas achair ultrasonaic. Tar éis an gaol idir uillinn braite ultrasonaic agus tomhas achair a thástáil, is féidir braiteoirí ultrasonaic a úsáid chun uillinn azimuth an chomhlachta feithicle a thomhas (chun a staidiúir féin a chinneadh) de réir an mhodha chun an pointe is gaire a ríomh. Is é an pointe is gaire tomhaiste an t-achar iarbhír idir an robot agus an balla. Déantar comhordanáidí tagartha an robot a chinneadh ag an braiteoir infridhearg díreach 1 ar an ionchódóir simplí, agus déantar an pointe is gaire a ríomh de réir na faisnéise a stóráiltear le linn gach céim den mhótar céimnithe. Idir na comhordanáidí tagartha agus an pointe is gaire, úsáidtear an uillinn a thrasnaíonn an mótar stepper chun an uillinn sraonadh idir an robot agus an balla a chinneadh, agus ansin aistrítear an uillinn sraonaidh chuig an gcóras rialaithe tiomáint roth chun an uillinn azimuth a choigeartú.

 

3.3 Cuardaigh constaicí

 

Úsáid mótair stepping chun an braiteoir ultrasonaic tionsclaíoch

 a rothlú go feidhmiúil cosúil le braite il-braiteoir. Is gnách go n-úsáideann robots soghluaiste braiteoirí ultrasonaic iolracha ar fud an chomhlachta chun tuilleadh faisnéise a fháil, rud a mhéadaíonn raon na mbacainní agus a gcinnfidh treo sprice agus faisnéis teorann. I gcodarsnacht leis sin, buntáiste amháin a bhaineann leis an modh uainíochta ná gur féidir an dlús braite a choigeartú go huathoibríoch de réir tightness an chonstaic. Tá líon na braiteoirí breise teoranta ag a gcoinníollacha féin, agus ní bhaineann tightness an modh uainíochta ach le uillinn chéim an mhótair stepper. Is féidir le méadú ar an dlús braite feabhas mór a chur ar réiteach na huillinne, rud a neartóidh cinneadh an treo sprice agus faisnéis teorann.

 

Is síneadh é an córas seo ar fheidhm an braiteoir gaireachta ultrasonaic agus forlíonadh maith ar an gcóras braite de robots soghluaiste atá ann cheana féin. Tá sé léirithe go hiomlán in iarratais turgnamhacha, agus tá praiticiúlacht áirithe aige maidir le bacainní a bhrath agus coigeartú seasamh robot. Mar sin féin, ní mór an modh seo a fheabhsú tuilleadh i bhfíor-am agus cruinneas.