专利名称：二自由度点光源跟踪系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及智能检测、自动控制与光能利用领域，具体涉及一种二自由度点光源跟踪系统。
背景技术：
点光源跟踪系统是一个集环境感知、动态决策与行为控制与执行等功能于一体的系统，具有根据光源位置自动调整自身姿态的功能，在光源移动的光能吸收系统中，能够很大程度地提升光能吸收效率。目前，大多数光能吸收系统如太阳能电池均采用电池板方位固定式的，这种被动式的接收太阳能的方式的光能利用率是极其低下的。针对上述问题，本实用新型提供一种能够主动追踪移动光源而调整自身姿态的二自由度点光源跟踪系统。
发明内容本实用新型的目的在于，提供一种二自由度点光源跟踪系统，该系统能够快速准确跟踪移动的点光源而调整自身姿态，从而实现光源跟踪、提高光能吸收效率。为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案予以实现。一种二自由度点光源跟踪系统，其特征在于，包括安装在固定载体上的液晶显示器、无线串口通信器、DSP控制器、供电装置、云台驱动器、传感器信号调理单元、二自由度云台、传感器布设板、激光指示灯和光电检测装置；其中，供电装置由一蓄电池供电产生两路稳压电源，其中一路电源给云台驱动器和二自由度云台供电；另一路电源给DSP控制器、液晶显示器、无线串口通信装置、激光指示灯、传感器信号调理单元和光电检测装置供电；光电检测装置输出端与传感器信号调理单元输入端相连接；云台驱动器输出端与二自由度云台装置输入端相连接；·液晶显示器和云台驱动器的输入端与DSP控制器相连接；无线串口通信器的输入和输出端与DSP控制器相连接；传感器信号调理单元的输出端与DSP控制器的模数转换端口相连接。本实用新型的其它特点是:所述的液晶显示器为显示2行16列字符的液晶显示屏。所述的自由度云台由云台、两个角度伺服电机和云台支架构成，所述角度伺服电机分别控制云台的水平偏角和垂直仰角。所述的固定载体由一个长方形平板和四根支柱构成，所述支柱分别位于长方型平板的四个角。所述无线串口通信器用于通过串口协议以无线通信的方式与上位机进行信息交换。本实用新型的二自由度点光源跟踪系统，具有以下显著效果:(I)可靠的光源方位检测性能光源检测装置采用四个光电传感器并分别设置在传感器布设板的四个角上，两两一组进行信号差分比较，使得每个传感器均参与垂直和水平两个方向上的检测，用最少的元件保证了较高的检测可靠性能。(2)良好的功能可扩展性采用DSP控制器为控制单元，DSP控制器的高速数字运算处理能力可以方便地实现智能控制算法的应用和系统自身功能扩展，使系统具有学习优化能力；系统预留了通信接口，可以很方便的和其他控制系统配合使用，完成复杂的控制任务。
图1是本实用新型的二自由度点光源跟踪系统结构示意图。图2是图1的俯视图(顺时针旋转90 °)。图3是图2的后视图。图中的标记分别表示:1、液晶显示器，2、无线串口通信器，3、DSP控制器，4、供电装置，5、云台驱动器，6、传感器信号调理器，7、二自由度云台，8、传感器布设板，9、激光指示灯，10、光电检测装置，11、传感器布设板，12、支柱，13、固定载体。
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的详细描述。
具体实施方式
参照图1、图2、图3所示，本实施例给出一种二自由度点光源跟踪系统的具体结构，包括:一个固定载体13，该固定载体13由一个长方形平板和四根支柱构成，支柱分别位于长方型平板的四个 角；安装在固定载体13前方的液晶显示器1，该液晶显示器I为一可以显示2行16列字符的液晶显示屏，用于显示系统的实时工作状态；在固定载体13位于液晶显示器I后方左侧位置的无线串口通信器2，该无线串口通信器2用于通过串口协议以无线通信的方式与上位机进行信息交换。在固定载体13位于液晶显示器I正后方的DSP控制器3，该DSP控制器3用于采集各传感器的信息，通过云台驱动器5控制二自由度云台7的运动，控制无线串口通信器2将系统实时运行信息发送至上位机，控制液晶显示器I实时显示系统运行信息；在固定载体13位于液晶显示器I后方右侧的供电装置4，该供电装置4包括一个蓄电池和稳压电路，蓄电池产生的两路电源通过稳压电路供电；其中一路给云台驱动器5和二自由度云台7供电；另一路给DSP控制器3、液晶显示器1、无线串口通信器2、激光指示灯9、传感器信号调理单元6和光电检测装置10供电；在固定载体13位于DSP控制器3后方的云台驱动器5，该云台驱动器5根据DSP控制器3的控制信号控制二自由度云台7的角度伺服电机转动从而改变二自由度云台7的水平偏角和垂直仰角；在固定载体13位于云台驱动器5后方的传感器信号调理单元6，传感器信号调理单元6将光电检测装置10的输出信号调整到DSP控制器3内部AD合适的电压范围内；在固定载体13最后的二自由度云台7，该二自由度云台7由云台、两个角度伺服电机和云台支架构成，所述角度伺服电机分别控制云台的水平偏角和垂直仰角；安装在二自由度云台7上方的传感器布设板8，该传感器布设板8为一正方形平板，传感器布设板8通过一个连接件与二自由度云台I的云台相连接，使得该传感器布设板8能够随云台的转动而转动；安装在传感器布设板8四个角上的光电检测装置10，该光电检测装置10由光电二级管构成，用于检测不同方位的光强，从而确定光源方位；安装在传感器布设板8正中间的激光指示灯9，该激光指示灯9用于指示传感器布设板8的垂直方位；光电检测装置10输出端与传感器信号调理单元6输入端相连接；云台驱动器5输出端与二自由度云台7输入端相连接；液晶显示其I和云台驱动器5的输入端与DSP控制器3相连接；无线串口通信器2的输入和输出端与DSP控制器3相连接；传感器信号调理单元6的输出端与DSP控制器3的模数转换端口相连接。本实用新型的二自由度点光源跟踪系统，在实际使用时，打开供电装置4的开关接通电源，系统开始工作。工作过程中光电检测装置10检测环境光线强度，传感器信号调理单元5将光电传检测装置10信号调整到DSP控制器3的AD输入要求电压范围，DSP控制器3根据光电检测装置10中的四个光电传感器信号生成控制决策，通过云台驱动器5控制而二自由度云台7调整水平偏角和垂直仰角，使传感器布设板8保持垂直对向电光源方位，并随着光源的移动动态跟踪光源方位，在整个过程中DSP控制器3控制液晶显示器I显示系统实时状态，并通过无线串口通信器2将系统运行数据发送给上位机或与其他控制系统进行数据交换配合工作。`
权利要求1.一种二自由度点光源跟踪系统，其特征在于，包括安装在固定载体(13)上的液晶显示器(I)、无线串口通信器(2)、DSP控制器(3)、供电装置(4)、云台驱动器(5)、传感器信号调理单元(6)、二自由度云台(7)、传感器布设板(8)、激光指示灯(9)和光电检测装置(10);其中，所述的供电装置(4)由一蓄电池供电产生两路稳压电源，其中一路电源给云台驱动器(5)和二自由度云台(7)供电；另一路电源给DSP控制器(3)、液晶显示器(I)、无线串口通信装置(2)、激光指示灯(9)、传感器信号调理单元(6)和光电检测装置(10)供电；所述的光电检测装置(10)输出端与传感器信号调理单元(6)输入端相连接；云台驱动器(5)输出端与二自由度云台装置(7)输入端相连接；液晶显示器(I)和云台驱动器(5)的输入端与DSP控制器(3 )相连接 ；所述无线串口通信器(2 )的输入和输出端与DSP控制器(3 )相连接；传感器信号调理单元(6)的输出端与DSP控制器(3)的模数转换端口相连接。
2.如权利要求1所述的二自由度点光源跟踪系统，其特征在于，所述的液晶显示器(I)为显示2行16列字符的液晶显示屏。
3.如权利要求1所述的二自由度点光源跟踪系统，其特征在于，所述的自由度云台(7)由云台、两个角度伺服电机和云台支架构成，所述角度伺服电机分别控制云台的水平偏角和垂直仰角。
4.如权利要求1所述的二自由度点光源跟踪系统，其特征在于，所述的固定载体(13)由一个长方形平板和四根支柱构成，所述支柱分别位于长方型平板的四个角。
5.如权利要求1所述的二自由度点光源跟踪系统，其特征在于，所述无线串口通信器(2)用于通过串口协议以无线通信的方式与上位机进行信息交换。
专利摘要本实用新型公开了一种二自由度点光源跟踪系统，包括安装在固定载体上的液晶显示器、无线串口通信器、DSP控制器、供电装置、云台驱动器、传感器信号调理单元、二自由度云台、传感器布设板、激光指示灯和光电检测装置；该系统能够快速准确跟踪移动的点光源而调整自身姿态，从而实现光源跟踪，提高光能吸收效率。
文档编号G05D3/12GK203133615SQ20122074776
公开日2013年8月14日 申请日期2012年12月29日 优先权日2012年12月29日
发明者董培超 申请人:长安大学