一种自动收拾餐具的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种自动收拾餐具的装置，包括主控计算机、用于运载餐具的自动寻迹与定位机车装置、用于防止发生碰撞的超声波防撞装置、呼叫装置和用于检测装载量的载物红外检测装置，所述的载物红外检测装置和超声波防撞装置分别安装于自动寻迹与定位机车装置上，所述的呼叫装置包括呼叫端和接收端，所述的呼叫端设置于餐桌上以供客户使用，所述的接收端安装于自动寻迹与定位机车装置上，本实用新型的技术效果在于，通过感应无线技术、超声波测距技术、无线通信技术、传感技术等，完成了餐饮店自动收拾餐具的功能，为餐饮行业的发展提供了一种的高效技术方法和设备，具有十分积极地意义。
【专利说明】一种自动收拾餐具的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种自动收拾餐具的装置。
【背景技术】
[0002]随着人们生活水平的提高，国内外大型高级餐饮店日益增多，如何使各餐饮店高效运转成了人们所思考的热点，目前，传统的做法是增加服务生的量，以便及时的收拾客人餐桌上剩余的餐具，如碟子、杯子，以便客人方便用餐；该做法，浪费了大量的人力物力，且效率低，成本高。
【发明内容】
[0003]为了解决目前餐饮店收拾餐具需耗费大量人力物力的技术问题，本实用新型提供一种可方便快捷的收拾餐具的自动收拾餐具的装置。
[0004]为了达到上述技术目的，本实用新型的技术方案是一种自动收拾餐具的装置，包括主控计算机、用于运载餐具的自动寻迹与定位机车装置、用于防止发生碰撞的超声波防撞装置、呼叫装置和用于检测装载量的载物红外检测装置，所述的载物红外检测装置和超声波防撞装置分别安装于自动寻迹与定位机车装置上，所述的呼叫装置包括呼叫端和接收端，所述的呼叫端设置于餐桌上以供客户使用，所述的接收端安装于自动寻迹与定位机车装置上，所述的自动寻迹与定位机车装置包括根据餐桌间过道位置来敷设在过道地面下的编码电缆，自行走机车本体、安装在机车上的机车控制装置和天线箱，用于接收机车位置信号的机车运行监测及通信装置，所述的主控计算机和机车运行监测及通信装置通过有线方式通信连接，所述的编码电缆通过无线方式通信感应天线箱位置并传输信号至机车运行监测及通信装置，机车运行监测及通信装置通过无线方式通信连接机车控制装置。
[0005]所述的一种自动收拾餐具的装置，所述的呼叫装置的呼叫端包括依次串联的按键、呼叫端控制器和呼叫端无线模块，所述的呼叫装置的接收端包括依次串联的接收端无线模块和接收端控制器，所述的接收端控制器通信连接至自行走机车本体的控制端。
[0006]所述的一种自动收拾餐具的装置，所述的呼叫端的数量至少为一个，所述的接收端的数量为一个。
[0007]所述的一种自动收拾餐具的装置，所述的超声波防撞装置包括超声波发生器、超声波接收器、温度传感器和MCU，所述的超声波发生器、超声波接收器和温度传感器分别与MCU通信连接，所述的MCU通信连接至自行走机车本体的控制端。
[0008]所述的一种自动收拾餐具的装置，所述的载物红外检测装置包括红外发射装置和红外接收装置，所述的红外发射装置和红外接收装置分别安装于自行走机车本体置物仓顶部且相对平行安装，所述的红外发射装置包括红外发光二极管，所述的红外接收装置包括依次串联的红外接收光敏三极管、反相器IC和红外控制器。
[0009]本实用新型的技术效果在于，通过感应无线技术、超声波测距技术、无线通信技术、传感技术等，完成了餐饮店自动收拾餐具的功能，为餐饮行业的发展提供了一种的高效技术方法和设备，具有十分积极地意义。
[0010]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型自动寻迹与定位机车装置的结构示意图；
[0012]图2为本实用新型超声波防撞装置的结构示意图；
[0013]图3为本实用新型载物红外检测装置的结构示意图；
[0014]图4为本实用新型呼叫装置的呼叫端的结构示意图；
[0015]图5为本实用新型呼叫装置的接收端端的结构示意图；
[0016]图6为本实用新型编码电缆的结构示意图；
[0017]图7为R传输对线与G传输对线的位置；
[0018]图8为机车运行监测及通信装置电路框图；
[0019]图9为机车控制装置电路框图；
[0020]图10为RO、Rl传输对线电磁感应示意图；
[0021]图11为机车偏离编码电缆中心线的偏离度检测示意图；
[0022]图12为根据实测数据计算的偏离度与理想偏离度对应图形。
【具体实施方式】
[0023]参见图1，基于感应无线技术的自动寻迹定位车系统包括敷设在道路地面下的独特编码电缆，安装在机车上的机车控制装置和天线箱，安装在中央控制室的机车运行监测及通信装置和主控计算机组成。主控计算机与机车运行监测及通信装置之间采用有线通信、机车运行监测及通信装置与机车控制装置采用无线通信。
[0024](I)主控计算机一整个系统的管理控制中心，主要功能为:
[0025]①编排生产计划——指定按顺序作业的时间与位置；
[0026]②根据生产计划，找出最佳路线；
[0027]③以动画的形式显示机车运行情况；
[0028](2)机车运行监测及通信装置，主要功能为:
[0029]①检测编码电缆的信息，得到机车所处位置，得到机车偏离道路中心的偏离度；
[0030]②机车运行监测及通信装置与主控计算机实现有线数据通信，与机车控制装置之间实现无线数据通信。将主控计算机传递的生产计划、行驶路线，以及机车运行监测及通信装置检测到机车位置和机车偏离道路中心的偏离度发送给机车控制装置；将检测到机车位置等信息发送给主控计算机。
[0031](3)机车控制装置，主要功能为:
[0032]①与机车运行监测及通信装置进行无线通信；
[0033]②载波发生器通过天线箱发送载波，使编码电缆通过电磁感应得到发送线圈的位置信息和发送线圈中心线偏离道路中心的信息；
[0034]③根据生产计划和行驶路线，进行机车行驶控制。在需要转弯是转弯；根据机车偏离道路中心的偏离度，调整机车方向；控制机车到达目标位置时，自动定位。
[0035](4)编码电缆，主要功能为:[0036]编码电缆敷设在道路地面下，机车上天线箱中发送线圈发送载波信号时，编码电缆的特殊结构通过电磁感应，得到发送线圈的位置信息和发送线圈偏离道路中心的信息，导向机车沿着编码电缆自动行走。
[0037]编码电缆采用X、Y编码电缆，根据道路的情况敷设成如图2所示的纵横交错的网格形状，实现在X、Y平面可以自动寻迹和自动定位。编码电缆敷设在道路的中心，所谓控制机车沿着编码电缆敷设的路线行驶，就是控制机车在道路中心行驶。机车处于Χ、Υ交叉处时，可以控制机车90度转弯，实现纵横道路的变换。
[0038]主控计算机制定工作计划通过有线通信传送给机车运行监测及通信装置，机车运行监测及通信装置检测机车编码电缆信号，得到:①机车所处X或Y编码电缆的道路上 级机车当前的位置；③机车偏移道路中心线的偏离度。机车运行监测及通信装置将工作计划和检测的结果通过无线通信传送给机车控制装置，机车控制装置根据工作计划和检测的结果控制机车按照指定的路线，在敷设在道路地面下的独特编码电缆的导向下沿着编码电缆自动行走，并准确地停止在指定目标位置。机车控制装置将机车工作状态通过无线通信传送给机车运行监测及通信装置。主控计算机接收机车运行监测及通信装置的检测结果和机车状态，以动画形式动态显不机车行走过程和工作状态。
[0039]设计的编码电缆具有两种传输线，R传输线和G传输线，将感应无线位置检测与自动寻迹的传输对线巧妙地柔和在一起。
[0040]R传输线设计
[0041]所设计编码电缆中的R传输对线既作为位置检测基准信号传输对线，又作为自动寻迹传输对线。R0、R1传输对线在编码电缆中不交叉，机车运行监测及通信装置将检测R0、Rl传输对线的感应信号求和后作为地址检测的基准信号，同时分析检测的R0、R1传输对线的感应信号幅度，求出发送线圈中心线偏离编码电缆中心线的偏离度。
[0042]G传输对线的设计
[0043]设计的编码电缆有η对`G传输对线G0、G1、G2......Gn-1和I对传输对线GO’，G0、
G1、G2……Gn-1传输对线按照格雷码规律交叉，其中GO相距2r交叉，Gl相距4r交叉，…Gn-1相距2nr交叉。G传输对线相邻两个交叉的间距为r=100mm。η取决于编码电缆的长度。G0’相距2r交叉，但交叉处与GO错开r，G0’与GO的主要作用是作为精密位置检测。
[0044]设计的天线箱中具有一个矩形线圈作为载波发送线圈，发送线圈的宽度L约为机车的宽度，长度为2r，
[0045]R传输对线与G传输对线的位置如图7所示。R0、Rl传输对线以天线箱中发送线圈的宽度L分别置于G传输对线两侧，将一根R0、Rl传输线双绞放在编码电缆中心线。天线箱安装机车底部，与敷设在道路地面下编码电缆相距40-50cm距离。天线箱中发送线圈发送载波时，编码电缆中各传输对线都能感应到载波信号。
[0046]理想状态是希望发送线圈的横中心线与编码电缆的中心线重合，即机车在道路中心行驶，当机车行驶偏离道路中心时，R0、Rl传输对线的感应信号幅度不同，机车运行监测及通信装置将检测R0、Rl传输对线的感应信号幅度，求出发送线圈中心线偏离编码电缆中心线的偏离度。只要机车行驶不过于偏离道路中心，R0、Rl传输对线的感应信号幅度不会都同时为0，机车运行监测及通信装置将检测R0、Rl传输对线的感应信号求和后作为地址检测的基准信号。[0047]设计的机车运行监测及通信装置采用STM32F103为控制核心电路，电路框图如图8所示。电路中输入信号中前缀X、Y表示X、Y编码电缆对应信号。例如XR0、XR1表示X编
码电缆Rl、RO传输对线的信号，XG表示X编码电缆η对G传输对线GO、Gl、G2......Gn-1和
1对传输对线G0’的信号。其基本原理如下。
[0048](1)、D⑶检测与机车处在X或Y编码电缆上的检测
[0049]XR0、XR1信号经过放大、带通滤波后进行求和，再经过整流低通后送到STM32的内部AD转换器，检测其信号幅度，若信号幅度超过一定的阈值，则表明检测到机车天线箱发送的载波，以XD⑶=1表示。同理，对YR0、YR1信号作相同的处理。若XD⑶=1，则机车处在X编码电缆的道路上，YD⑶=1，则机车处在Y编码电缆的道路上，若XD⑶、YD⑶同时=1，则可判断出机车正处于X/Y的交叉位置。
[0050](2)、机车偏离道路中心线的偏离度检测
[0051]以机车处于X编码电缆的道路上为例(下同)，将XRUXRO信号经过放大、带通滤波、整流低通后送到STM32的内部AD转换器，得到XRUXRO信号幅度大小，STM32程序中根据一定的算法，计算出机车偏移道路中心线的偏离度。
[0052](3)、机车位置检测
[0053]XRO、XRl信号经过放大、带通滤波后进行求和，再进行波形变换成方波，以此信号为基准相位信号。采用模拟开关，分时选择X编码电缆上G信号XG0、XG1、XG2……XGn-1经过放大、带通滤波、波形变换成方波，与基准相位信号进行异或运算，得出机车的一般位置。分时选择X编码电缆上XG0、XG0’经过放大、带通滤波、整流低通后送到STM32的内部AD转换器，检测XG0、XG0’信号幅度，经过运算得到机车的精密位置，由一般位置和精密位置得到综合位置。
[0054](4)、数据通信接口设计
[0055]采用CC2530设计了无线通信模块，与机车控制装置进行数据通信；设计485接口与主控计算机进行数据通信。
[0056]设计的机车控制装置采用STM32F103为控制核心电路，电路框图如图9虚线框内所示。
[0057](I)、载波发生器
[0058]载波发生器不断向天线箱发送载波。
[0059](2)、机车行驶控制模块
[0060]在STM32的程序指挥下，机车行驶控制模块控制机车的行驶。
[0061]①行驶速度控制。
[0062]②机车偏移道路中心线的调整。
[0063]根据机车运行监测及通信装置传送来的机车偏移道路中心线的偏离度，采用H)算法，控制机车按指定的路线，尽可能在道路中心行驶。
[0064]③90度转弯控制。
[0065]系统2条编码电缆相互交叉，使机车轨迹呈网格状，因此机车必须实现90度转弯。
[0066]④自动定位控制。
[0067]控制机车在到达目标位置前减速，并计算刹车提前量，实现精确定位。
[0068](3)、机车状态检测模块[0069]在STM32的控制下，机车状态模块检测机车工作状态，通过无线通信将机车工作状态传送到机车运行监测及通信装置。
[0070]机车偏离编码电缆中心线的偏离度检测过程:
[0071]自动寻迹，就是机车在行驶过程中，系统检测机车偏移敷设在道路地面下的编码电缆中心线的偏离度，控制机车沿着编码电缆敷设的路线行驶。
[0072]R0,Rl传输对线与发送线圈位置如图4所示，设R0、R1传输对线在机车左、右两侧，机车运行监测及通信装置检测RO信号幅度为ADL，检测Rl信号幅度为ADR，检测R0、Rl求和信号幅度为ADT。为了叙述方便,称RO传输对线的感应信号为RO信号,Rl传输对线的感应信号为Rl信号。
[0073](I)、R0、Rl信号相位、幅度分析
[0074]①、当机车处在道路中心时，安装在机车底部的发送线圈的横中心线与编码电缆的中心线重合，如图1Oa所示。由于对称性，有效穿过R0、Rl传输对线的有效磁力线相同，即R0、Rl信号相位相同，幅度相等，检测的ADL=ADR, ADT=2ADR。
[0075]②、若发送线圈的横中心线向右偏离，如图1Ob所示。则穿过Rl传输对线的有效磁力线增多，穿过RO传输对线的有效磁力线减少。根据电磁感应原理，RO信号幅度减小，Rl信号幅度增大，检测的ADL〈ADR〈ADT。所谓有效磁力线，是指发送线圈向右偏离时，某个时刻正向穿过RO传输对线的磁力线减少，而且穿过Rl传输对线的磁力线会反向穿过RO传输对线的磁力线增多，抵消正向穿过RO传输对线的磁力线的作用，有效磁力线是指正向穿过RO传输对线的磁力线减去反向穿过RO传输对线的磁力线。
[0076]发送线圈继续向右偏离，穿过Rl传输对线的有效磁力线继续增多，穿过RO传输对线的有效磁力线继续减少，当发送线圈向右偏离到一定的时候，正向穿过RO传输对线的磁力线与反向穿过RO传输对线的磁力线相等，有效磁力线=0，这时RO信号为0，检测的ADL=O, ADR=ADT。
[0077]发送线圈再继续向右偏离，正向穿过RO传输对线的磁力线少于反向穿过RO传输对线的磁力线，这时RO信号与Rl信号反相，并且RO信号会随着发送线圈再继续向右偏离而增大。这种情况下，ADIXADR。
[0078]若发送线圈的横中心线向左偏离，作相同的分析。
[0079]参见图11，机车偏离编码电缆中心线的偏离度检测过程:
[0080]若机车的宽度为L，发送线圈宽度为L，R0、Rl感应区域的宽度也是L。
[0081]设发送线圈中心线偏离编码电缆中心线距离为d，向右偏离d取正值，向左偏离d取负值，定义偏离度D为:，即当d=L/2时，D=IOO,即偏离度为100%。
[0082]根据理论分析，并经过多次实验，得到以检测的ADL、ADR、ADT参数，计算偏离度的公式。
[0083]
【权利要求】
1.一种自动收拾餐具的装置，其特征在于，包括主控计算机、用于运载餐具的自动寻迹与定位机车装置、用于防止发生碰撞的超声波防撞装置、呼叫装置和用于检测装载量的载物红外检测装置，所述的载物红外检测装置和超声波防撞装置分别安装于自动寻迹与定位机车装置上，所述的呼叫装置包括呼叫端和接收端，所述的呼叫端设置于餐桌上以供客户使用，所述的接收端安装于自动寻迹与定位机车装置上，所述的自动寻迹与定位机车装置包括根据餐桌间过道位置来敷设在过道地面下的编码电缆，自行走机车本体、安装在机车上的机车控制装置和天线箱，用于接收机车位置信号的机车运行监测及通信装置，所述的主控计算机和机车运行监测及通信装置通过有线方式通信连接，所述的编码电缆通过无线方式通信感应天线箱位置并传输信号至机车运行监测及通信装置，机车运行监测及通信装置通过无线方式通信连接机车控制装置。
2.根据权利要求1所述的一种自动收拾餐具的装置，其特征在于，所述的呼叫装置的呼叫端包括依次串联的按键、呼叫端控制器和呼叫端无线模块，所述的呼叫装置的接收端包括依次串联的接收端无线模块和接收端控制器，所述的接收端控制器通信连接至自行走机车本体的控制端。
3.根据权利要求1所述的一种自动收拾餐具的装置，其特征在于，所述的呼叫端的数量至少为一个，所述的接收端的数量为一个。
4.根据权利要求1所述的一种自动收拾餐具的装置，其特征在于，所述的超声波防撞装置包括超声波发生器、超声波接收器、温度传感器和MCU，所述的超声波发生器、超声波接收器和温度传感器分别与MCU通信连接，所述的MCU通信连接至自行走机车本体的控制端。
5.根据权利要求1所述的一种自动收拾餐具的装置，其特征在于，所述的载物红外检测装置包括红外发射装置和红外接收装置，所述的红外发射装置和红外接收装置分别安装于自行走机车本体置物仓顶部且相对平行安装，所述的红外发射装置包括红外发光二极管，所述的红外接收装置包括依次串联的红外接收光敏三极管、反相器IC和红外控制器。
【文档编号】G05D1/02GK203658840SQ201320162660
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年4月3日 优先权日:2013年4月3日
【发明者】李明星, 潘添翼, 周稳, 黄广华, 郭罗林 申请人:李明星, 潘添翼, 周稳