智能金属物体探测定位器的制造方法
【专利摘要】本实用新型智能金属物体探测定位器，涉及金属探测器领域，其包括显示屏、微控制单元、金属检测模块和步进机构，微控制单元分别与步进机构、金属检测模块和显示屏连接，所述步进机构与金属检测模块连接。通过微控制单元使金属物体探测器具有智能化，步进机构可以调节金属探测模块探测位置，通过探测不同位置的信号确定金属的大小和方位，金属探测模块通过改变工作频率可以确定金属中主要成分。采用这样具有功能的结构，可以有效的解决现有金属物体探测器存在通过探测仅能判断金属物体是否存在，在探测到金属物体后，需要人工进行进一步确认的问题。节约了人工成本，提高了金属探测器的智能化。
【专利说明】
智能金属物体探测定位器
技术领域
[0001]本实用新型涉及金属探测器领域，具体是智能金属物体探测定位器。
【背景技术】
[0002]现有技术中，金属物体探测器多使用于军事、安防和工程领域，其中军事领域可以通过金属物体探测器探测埋藏于地下的金属爆炸物，安防领域可以探测随身携带或隐匿于物品箱中的金属危险制品，工程领域可以探测金属埋设物如金属管道。
[0003]金属物体探测器根据原理主要有三种分类:基于电磁感应型，基于X射线探测型，基于高频微波探测型。就运用范围和成本考虑基于基于电磁感应型的金属物体探测器最为实用，其原理为利用有交流电通过的线圈，产生迅速变化的磁场。这个磁场可以在金属物体内部能感生电流。电流又会产生磁场，倒过来影响原来的磁场，探测器即可发现金属物体。
[0004]目前常见的金属物体探测器主要是手持式金属探测器和输送式分体金属探测器，手持式金属探测器被设计用来探测人或物体携带的金属物。它可以探测出人所携带或包裹、行李、信件、织物等内所带武器、炸药或小块金属物品。输送式分体金属探测器采用上下结构可以拆分方式制作，主要使用于传输带中物品探测。两者共同的问题都在于只能通过探测判断金属物体是否存在，无法探测金属物体的大小、位置和金属类型，往往在探测到金属物体后，需要人工进行进一步确认。这无疑增加了人工成本，降低了整体探测效率。故需要一种智能金属物体探测定位器，不仅能通过探测判断金属物体是否存在，还能探测金属物体的大小、位置和金属类型。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题，就是针对现有金属物体探测器存在通过探测仅能判断金属物体是否存在，在探测到金属物体后，需要人工进行进一步确认的问题，提供一种智能金属物体探测定位器。
[0006]本实用新型为解决以上问题提供了智能金属物体探测定位器，包括显示屏、微控制单元、金属检测模块和步进机构，其中金属检测模块包括电感-数字转换器和PCB线圈，微控制单元分别与步进机构、金属检测模块和显示屏连接，步进机构与金属检测模块连接，步进机构包括步进电机和导轨，金属探测模块设于导轨上，金属探测模块可沿导轨三维空间移动，金属检测模块可以检测金属物体是否存在和金属物体主要成分同时生成检测数据并经过数据转换后传输至微控制单元，微控制单元将数据处理后传输至步进机构，步进机构根据微控制单元传输的数据控制金属检测模块沿导轨三维空间移动以通过多次测量达到对金属物体定位。金属检测模块包括电感-数字转换器和PCB线圈，电感-数字转换器将探测的电感信号转换成数字信号以便微控制单元处理，PCB线圈通过产生迅速变换的磁场使金属物体内部感生电流，电流又反过来影响PCB线圈生成的磁场，通过这样判断金属物体是否存在。同时可以调节PCB线圈的工作频率，根据不同金属对不同工作频率下产生的电流的不同可以确认金属的材质。
[0007]可选的，电感-数字转换器使用型号为LDC1000的转换器，LDC1000电感/数字转换器。它只需要外接一个PCB线圈就可以实现非接触式电感检测，小封装，低成本。它的SPI借口可以很方便的连接微处理器，并且LDC1000内部已实现模数转换，不需外接电路，微处理器可以直接获取处理后的数据，极大的节约了系统资源。
[0008]可选的，微控制单元使用型号为MSP430的单片机，MSP430的优点在于运行时电压要求范围低仅需1.8-3.6V，同时功耗极低，使用MSP430可以满足设备小型化的需求。
[0009]可选的，步进电机使用两相步进电机，两相步进电机较三相步进电机、五相步进电机的使用成本较低，同时在功能上满足智能金属物体探测定位器使用。
[0010]可选的，显示屏使用IXD屏或LED屏。
[0011]本实用新型的有益效果是在现有金属物体探测器中加入微控制单元、金属探测模块、步进机构，通过微控制单元使金属物体探测器具有智能化，步进机构可以调节金属探测模块探测位置，通过探测不同位置的信号确定金属的大小和方位，金属探测模块通过改变工作频率可以确定金属中主要成分。采用这样的结构可以提高金属物体探测器的智能化，同时具有探测金属物体大小、方位和主要成分的功能。
[0012]下面结合附图对本实用新型进一步说明，以使本领域技术人员能够实现本实用新型。
【附图说明】
[0013]图1为智能金属物体探测定位器连接示意图；
[0014]图2为LDC1000引脚连接示意图；
【具体实施方式】
[0015]如图1所示，智能金属物体探测定位器，包括显示屏、微控制单元、金属检测模块和步进机构，其中微控制单元分别与步进机构、金属检测模块和显示屏连接，步进机构与金属检测模块连接。金属检测模块可以检测金属物体是否存在和金属物体主要成分同时生成检测数据并经过数据转换后传输至微控制单元，微控制单元将数据处理后传输至步进机构，步进机构根据微控制单元传输的数据控制金属检测模块水平或垂直移动。
[0016]如图2所示，LDC1000引脚连接示意图，电路将三线SPI接口与MSP430相连，同时添加CSB使能信号控制SPI的读写。从MCU输出一个8M时钟信号连接至LDC1000的TBCLK引脚作为频率计数时钟频率。在SPI通信中，片选信号发出后，16个时钟周期即可完成一次读写操作。
[0017]使用时，金属检测模块生成检测数据并经过数据转换后传输至微控制单元，微控制单元将数据处理后传输至步进机构，步进机构根据微控制单元传输的数据控制金属检测模块水平或垂直移动。
[0018]实施例1
[0019]智能金属物体探测定位器使用丝杆作为导轨制作成H型滑台，通过步进机构控制滑台在三维空间移动，实现自主移动。金属检测模块搭载于导轨上，金属检测模块包括LDC1000电感-数字转换器和PCB线圈，金属检测模块通过滑台快速扫描检测，当LDC1000的传回的阻抗值发生突变，即两位数量级以上的变化时，说明已接近金属物体。此时MSP430结束快速扫描检测，再通过LDC1000转换器和PCB线圈进行精确测量，根据反馈回MSP430的数据，MSP430不断调整步进机构移动方位，最后完成对金属物体的定位。金属检测模块向MSP430传回数字信号，MSP430经过简单的数据处理，得出金属检测模块与金属的相对位置，并不断经检测更正，最终完成探测。当扫描结束后，根据记录的数据，经过MSP430处理后，一方面在显示屏上显示金属物体坐标。
[0020]实施例2
[0021]智能金属物体探测定位器使用丝杆作为导轨制作成H型滑台，通过步进机构控制滑台在三维空间移动，实现自主移动。金属检测模块搭载于导轨上，金属检测模块包括LDC1000电感-数字转换器和PCB线圈，调整PCB线圈的工作频率80KHz-800KHz，工作频率越低，对黑色金属的检测性能越好，当PCB线圈的工作频率在10KHz时，金属物体主要成分为黑色金属的产生较高电流以影响PCB线圈产生的磁场;工作频率越高，对有色金属的检测性能越好。当PCB线圈的工作频率在700KHz时，金属物体主要成分为有色金属的产生较高电流以影响PCB线圈产生的磁场。
【主权项】
1.智能金属物体探测定位器，包括显示屏、微控制单元、金属检测模块和步进机构，其中金属检测模块包括电感-数字转换器和PCB线圈，微控制单元分别与步进机构、金属检测模块和显示屏连接，步进机构与金属检测模块连接，其特征在于:所述步进机构包括步进电机和导轨，所述金属探测模块设于导轨上，所述金属探测模块沿导轨三维空间移动，所述金属检测模块检测金属物体是否存在和金属物体主要成分生成检测数据并经过数据转换后传输至微控制单元，所述微控制单元将数据处理后传输至步进机构，所述步进机构根据微控制单元传输的数据控制金属检测模块沿导轨三维空间轴移动通过多次测量达到对金属物体定位。2.根据权利要求1所述的智能金属物体探测定位器，其特征在于:所述电感-数字转换器使用型号为LDC1000的转换器。3.根据权利要求1所述的智能金属物体探测定位器，其特征在于:所述微控制单元使用型号为MSP430的单片机。4.根据权利要求1所述的智能金属物体探测定位器，其特征在于:所述步进电机使用两相步进电机。5.根据权利要求1所述的智能金属物体探测定位器，其特征在于:所述显示屏使用LCD屏或LED屏。
【文档编号】G01V3/11GK205539521SQ201620270499
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】黄虎, 陈小波, 汤惠, 陈飞洋, 郭鸣, 郭一鸣, 刘超英
【申请人】成都理工大学