Dlaczego warto używać czujników ultradźwiękowych do wspomagania projektowania samochodów? (2)

analiza czynników zakłócających i podejmowanych środków Podejmowana jest

Jedną z największych wad stosowania wielu czujników do równoległej transmisji fal ultradźwiękowych jest to, że zakłócenia są poważniejsze, zwłaszcza zakłócenia sygnału między czujnikami. Główne czynniki powodujące zakłócenia są następujące:

1) Błąd instalacji czujniki ultradźwiękowe arduino : wytwarzanie fal ultradźwiękowych to mechaniczne wibracje kryształu piezoelektrycznego, a połączenie między czujnikami nadawczymi i odbiorczymi łatwo powoduje zakłócenia; jeśli czujnik i podłoże są nachylone lub zainstalowane zbyt nisko, czujnik odbiorczy jest łatwy do odbioru. Fala odbita od podłoża powoduje przerwanie MCU.

2) Wpływ ultradźwiękowego listka bocznego: Po zakończeniu fali nadawczej pierwszą falą odebraną przez czujnik odbiorczy jest fala przesłuchu, która jest listkiem bocznym wiązki bliskiego źródła lub bezpośrednio dociera do przetwornika odbiorczego poprzez dyfrakcję na przetworniku nadawczym wywołaną przez urządzenie [3]. Dlatego podczas instalowania czujnika ultradźwiękowego odległość między dwiema sondami powinna być większa niż 3 cm.

3) Ultradźwiękowe zakłócenia wibracyjne: Czujnik nadajnika emituje za każdym razem 8 zestawów fal ultradźwiękowych, każdy z 5–8 przebiegami. Gdy przeszkoda jest stosunkowo blisko, pierwszy zestaw przebiegów może wyzwolić przerwanie MCU. W tym przypadku fala ultradźwiękowa, która może zostać wyemitowana przy wyjściu z przerwania, nie została całkowicie wytłumiona. Gdy przerwanie zostanie włączone następnym razem, przerwanie MCU zostanie natychmiast wyzwolone, co spowoduje zakłócenia w danych.

4) Ultradźwiękowe zakłócenia krzyżowe: czujniki wielokanałowe transmitują równolegle, odbite fale ultradźwiękowe odbierane przez czujnik odbiorczy mogą nie być emitowane przez odpowiedni czujnik nadawczy, a sygnały między czujnikami nie są zsynchronizowane, więc łatwo jest spowodować niedokładność czasu pomiaru. Wiele danych zakłócających, które pojawiły się w eksperymencie, wynika z tego powodu.

Aby chronić przed wibracjami wtórnymi i zakłóceniami krzyżowymi ultradźwiękowe czujniki odległości , mikrokomputer jednoukładowy przyjmuje tryb przerwania wyzwalacza niskiego poziomu, a transmisja ultradźwiękowa zostaje zatrzymana w podprogramie obsługi przerwania. Po tym, jak MCU wyzwoli przerwanie, w okresie, w którym czujnik odbiorczy może odebrać falę odbitą, jest ono wykonywane cyklicznie w podprogramie obsługi przerwania, czekając, aż odbita fala ultradźwiękowa osłabnie, do czasu, gdy nie będzie mogła zostać rozpoznana przez system przed opuszczeniem przerwania.

Kalibracja eksperymentalna

Strefa ślepa systemu pomiaru odległości wynosi 10 cm. Ponieważ środki mające na celu unikanie przeszkód są podejmowane, gdy w programie robot jest ustawiony na odległość 40–50 cm od przeszkody, martwa strefa systemu odległości nie będzie miała wpływu na omijanie przeszkód przez robota. Zainstaluj system ustalania odległości na robocie i użyj plastikowego pręta o promieniu 1 cm, aby poruszać się przed robotem, aby punkt po punkcie wykryć czułość systemu pomiaru odległości. Punkt detekcji jest wybierany na linii prostej równoległej do czujnika ultradźwiękowego, przy czym linia środkowa obu czujników jest środkiem, punkt jest wybierany co 5 cm po obu stronach i wybierane są 4 punkty z każdej strony. Z wyników pomiarów wynika, że ​​błąd pomiaru drogi lewej i środkowej mieści się w granicach 2%, natomiast błąd drogi prawej jest zbyt duży. Różnica ta związana jest z dokładnością montażu czujnika. Ponadto wydajność czujnika może również powodować tę różnicę. Ponadto zmierzoną wartość odniesienia 40 uzyskuje się poprzez kontrolę wzrokową, a ten błąd pomiaru będzie miał również wpływ na analizę błędów wyniku pomiaru.

Zgodnie z powyższą metodą pomiaru czułość systemu pomiaru odległości jest wykrywana punkt po punkcie, a zakres pomiarowy ultradźwiękowy czujnik głębokości

można uzyskać. Z zakresu pomiarowego kalibracji eksperymentalnej nie wykryto małego obszaru układu odległości. Wpływ na to ma głównie kąt świecenia czujnika. W przypadku celów, które nie są prostopadłe do wiązki nadawczej, czujnik o dużym kącie wiązki może uzyskać silniejsze echa. Sygnału, a im węższy kąt świecenia, tym korzystniejsze jest ograniczenie zakłóceń fal rozproszonych. Do pomiaru dookólnego bardzo istotny jest dobór czujnika o odpowiednim kącie świecenia. Wyniki eksperymentów pokazują, że w bezpiecznej odległości od robota system pomiaru odległości może dokładnie i we wszystkich kierunkach wykrywać warunki otoczenia przed nim, a dane pomiarowe nie będą zakłócać potrzeb robota w zakresie omijania przeszkód.

4 Wniosek

W artykule zaprojektowano wysokowydajny robotyczny system wyznaczania odległości, który wykorzystuje wiele czujników pracujących równolegle, co poprawia wydajność wyznaczania odległości w czasie rzeczywistym i skutecznie chroni przed zakłóceniami systemu, aby spełnić wymagania dotyczące unikania robotów mobilnych. Jeśli system zostanie ulepszony, można go zaprojektować jako radar cofania samochodu, aby poprawić bezpieczeństwo samochodu.

Aby wyeliminować braki w ultradźwiękowym pozycjonowaniu i nawigacji, w tym artykule przedstawiono rozwiązanie dla czujnika ultradźwiękowego MB1004. Ten czujnik jest czujnikiem zbliżeniowym z wyjściem sygnału alarmowego wysokiego i niskiego poziomu. Mierzalny zasięg może osiągnąć 213 cm, co jest odpowiednie do wykrywania pieszych i parkowania. Detekcja itp. Gdy pieszy wejdzie w obszar detekcji, MB1004 wygeneruje sygnał alarmowy od niskiego do wysokiego poziomu. Jednocześnie ma również funkcję wyprowadzania określonej odległości celu i wysyłania danych o odległości przez RS232. MB1004 to bardzo tani czujnik ultradźwiękowy do wykrywania ludzi. Nadaje się również do wykrywania obszarów bliskości, wykrywania pieszych, kabin/kiosków, automatycznej nawigacji robotów, nawigacji autonomicznej, układów wielosensorowych, wykrywania bliskiego zasięgu i innych dziedzin.