1、Introduction
Télémétrie ultrasoniqueest une technique de détection sans contact qui utilise des ondes ultrasonores émises par la source sonore, et l'onde ultrasonore se reflète vers la source sonore lorsque l'obstacle est détecté, et la distance de l'obstacle est calculée en fonction de la vitesse de propagation de la vitesse de le son dans l'air. En raison de sa bonne directivité ultrasonique, il n'est pas affecté par la lumière et la couleur de l'objet mesuré, il est donc largement utilisé pour éviter les obstacles des robots. Le capteur peut détecter les obstacles statiques ou dynamiques sur le parcours du robot et signaler les informations de distance et de direction des obstacles en temps réel. Le robot peut effectuer correctement l'action suivante en fonction des informations.
Avec le développement rapide de la technologie d'application robotique, des robots dans différents domaines d'application sont apparus sur le marché et de nouvelles exigences sont mises en avant pour les capteurs. Comment s’adapter à l’application des robots dans différents domaines est un problème que chaque ingénieur en capteurs doit réfléchir et explorer.
Dans cet article, grâce à l'application d'un capteur à ultrasons dans un robot, pour mieux comprendre l'utilisation du capteur d'évitement d'obstacles.
2、Présentation du capteur
A21, A22 et R01 sont des capteurs conçus sur la base d'applications de contrôle automatique de robot, avec une série d'avantages : petite zone aveugle, forte adaptabilité de mesure, temps de réponse court, interférence de filtrage de filtre, grande adaptabilité d'installation, étanche à la poussière et à l'eau, longue durée de vie et haute fiabilité. ,etc. Ils peuvent adapter des capteurs avec différents paramètres en fonction des différents robots.
Photos des produits A21, A22, R01
Résumé de la fonction :
• Alimentation en tension large, tension de fonctionnement 3,3 ~ 24 V ;
• La zone aveugle peut atteindre 2,5 cm minimum ;
• La plage la plus éloignée peut être réglée, une plage totale de 5 niveaux de 50 cm à 500 cm peut être réglée via les instructions.
• Une variété de modes de sortie sont disponibles, UART auto/contrôlé, contrôlé PWM, niveau de volume TTL (3,3 V), RS485, IIC, etc. (La consommation d'énergie contrôlée par UART et PWM peut prendre en charge une consommation d'énergie en veille ultra-faible ≤ 5uA) ;
•Le débit en bauds par défaut est de 115 200, prend en charge la modification ;
• Temps de réponse au niveau MS, le temps de sortie des données peut atteindre 13 ms plus rapidement ;
• Un angle simple et double peut être sélectionné, un total de quatre niveaux d'angle sont pris en charge pour différents scénarios d'application ；
• Fonction de réduction du bruit intégrée qui peut prendre en charge le réglage du niveau de réduction du bruit à 5 niveaux ;
• Technologie intelligente de traitement des ondes acoustiques, algorithme intelligent intégré pour filtrer les ondes sonores d'interférence, peut identifier les ondes sonores d'interférence et effectuer automatiquement un filtrage ;
• Conception de structure étanche, niveau d'étanchéité IP67 ;
• Forte adaptabilité d'installation, la méthode d'installation est simple, stable et fiable ；
• Prise en charge de la mise à niveau du micrologiciel à distance ;
3、Paramètres du produit
(1)Paramètres de base
(2)Plage de détection
Le capteur d'évitement d'obstacles à ultrasons a une version à deux angles au choix. Lorsque le produit est installé verticalement, l'angle de détection des directions horizontales gauche et droite est grand, peut augmenter la plage de couverture de l'évitement d'obstacles, un petit angle de détection de direction verticale, en même temps. temps, il évite le mauvais déclenchement causé par une surface de route inégale pendant la conduite.
Schéma de la plage de mesure
4、Schéma technique du capteur d'évitement d'obstacles à ultrasons
(1)Diagramme de la structure matérielle
(2) Flux de travail
a、Le capteur est alimenté par les circuits électriques.
b、Le processeur démarre l'auto-inspection pour s'assurer que chaque circuit fonctionne normalement.
c、Le processeur s'auto-vérifie pour identifier s'il existe un signal d'interférence ultrasonique de même fréquence dans l'environnement, puis filtre et traite les ondes sonores extraterrestres à temps. Lorsque la valeur de distance correcte ne peut pas être donnée à l'utilisateur, donnez les données de signe anormales pour éviter les erreurs, puis passez au processus k.
d、Le processeur envoie des instructions au circuit d'impulsion d'excitation boost pour contrôler l'intensité d'excitation en fonction de l'angle et de la plage.
e、La sonde à ultrasons T transmet des signaux acoustiques après le travail
f、La sonde à ultrasons R reçoit des signaux acoustiques après avoir travaillé
g、Le signal acoustique faible est amplifié par le circuit amplificateur de signal et renvoyé au processeur.
h、Le signal amplifié est renvoyé au processeur après la mise en forme, et l'algorithme intelligent intégré filtre la technologie des ondes sonores d'interférence, ce qui peut efficacement filtrer la véritable cible.
i、Circuit de détection de température, détecte le retour de température de l'environnement externe vers le processeur
j、Le processeur identifie le temps de retour de l'écho et compense la température combinée avec l'environnement ambiant externe, calcule la valeur de distance (S = V *t/2).
k、Le processeur transmet le signal de données calculé au client via la ligne de connexion et revient à a.
(3) Processus d'interférence
Les ultrasons dans le domaine de la robotique seront confrontés à diverses sources d'interférences, telles que le bruit de l'alimentation électrique, les chutes, les surtensions, les transitoires, etc. Interférences de rayonnement du circuit de commande interne du robot et du moteur. L'échographie fonctionne avec l'air comme milieu. Lorsqu'un robot est équipé de plusieurs capteurs à ultrasons et que plusieurs robots travaillent de manière adjacente en même temps, il y aura de nombreux signaux ultrasoniques non natifs dans le même espace et dans le même temps, et les interférences mutuelles entre les robots seront très graves.
Compte tenu de ces problèmes d'interférence, le capteur intègre une technologie d'adaptation très flexible, peut prendre en charge le réglage du niveau de réduction du bruit à 5 niveaux, le même filtre d'interférence de fréquence peut être défini, la plage et l'angle peuvent être définis, en utilisant l'algorithme de filtre d'écho, a une forte capacité anti-interférence.
Après le laboratoire DYP à travers la méthode de test suivante : utilisez 4 capteurs ultrasoniques d'évitement d'obstacles pour couvrir la mesure, simulez l'environnement de travail multi-machines, enregistrez les données, le taux de précision des données a atteint plus de 98 %.
Schéma du test de technologie anti-interférence
(4) Angle de faisceau réglable
L'angle de faisceau du capteur de configuration logicielle dispose de 4 niveaux : 40,45,55,65, pour répondre aux exigences d'application de différents scénarios.
5、Schéma technique du capteur d'évitement d'obstacles à ultrasons
Dans le domaine des applications d'évitement d'obstacles des robots, le capteur est l'œil du robot. La capacité du robot à se déplacer de manière flexible et rapide dépend en grande partie des informations de mesure renvoyées par le capteur. Dans le même type de capteurs d'évitement d'obstacles à ultrasons, il s'agit d'un produit fiable d'évitement d'obstacles à faible coût et à faible vitesse, les produits sont installés autour du robot, la communication avec le centre de contrôle du robot, démarre différents capteurs de portée pour la détection de distance en fonction de la direction du mouvement. du robot, obtenez une réponse rapide et des exigences de détection à la demande. Pendant ce temps, le capteur à ultrasons a un grand angle de champ FOV pour aider la machine à obtenir plus d'espace de mesure pour couvrir la zone de détection requise directement devant elle.
6、Points forts de l'application du capteur à ultrasons dans le système d'évitement d'obstacles du robot
• Le FOV du radar d'évitement d'obstacles à ultrasons est similaire à la caméra de profondeur, coûte environ 20 % du prix de la caméra de profondeur ;
• Résolution de précision millimétrique sur toute la gamme, meilleure que la caméra de profondeur ；
• Les résultats des tests ne sont pas affectés par la couleur et l'intensité lumineuse de l'environnement externe, les obstacles en matériaux transparents peuvent être détectés de manière stable, tels que le verre, le plastique transparent, etc.；
• Exempt de poussière, de boue, de brouillard, d'interférences environnementales acides et alcalines, haute fiabilité, sans soucis, faible taux de maintenance ;
• Petite taille pour répondre à la conception externe et intégrée du robot, peut être appliquée à une variété de scénarios de robots de service, pour répondre aux divers besoins des clients et réduire les coûts.
Heure de publication : 16 août 2022