地面灰度寻线装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种地面灰度寻线装置。该寻线装置包括一地面灰度探测器和一总线，所述地面灰度探测器包括一发射接收单元，所述发射接收单元包括一发光部件和一光电转换部件。所述地面灰度探测器还包括一单片机，所述发射接收单元还包括一隔直电容、一运算放大器和一整流模块。所述发光部件发射一频率的调制光信号，所述光电转换部件接收经地面反射后的所述光信号并转化为电信号，所述电信号通过所述隔直电容输出至所述运算放大器，所述放大后的电信号经所述整流模块输入到所述单片机中，所述单片机采样所述电信号并通过所述总线输出。通过本寻线装置与机器人集成时，在方便了与机器人硬件组装的同时还提高了机器人寻线的可靠性。
【专利说明】地面灰度寻线装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种地面灰度寻线装置，尤其涉及一种用于中小学机器人竞赛项目的地面灰度寻线装置。
【背景技术】
[0002]目前中小学机器人教育竞赛产品领域，较为普遍的一种竞赛项目是关于机器人寻线的，这种竞赛项目通常在白色或者黑色的地面上，贴上相反颜色的线条，机器人通过一发光二极管发射光信号到地面上，光敏三极管接收经地面反射的光信号后将其转化为电信号，供机器人控制器的模拟端口采样，最后机器人通过判断地面反射亮度的变化来辨识线路走向。此种方法由于环境光也会通过地面反射被光敏三极管接收，因此会影响最终的电信号读数，降低寻线可靠性。此外，分散的多个发射接收单元的模拟信号线混杂在一起，使得插入控制器模拟端口的模拟信号线之间容易插错而产生硬件组装故障。
实用新型内容
[0003]本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中地面的反射亮度受到环境光影响以及地面灰度探测器的模拟信号线杂乱分布的缺陷，提供一种抗干扰的多通道地面灰度寻线装置，使得机器人在寻线时不会受到环境光的干扰、且模拟信号线不会存在杂乱分布的现象。
[0004]本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:
[0005]一种地面灰度寻线装置，包括一地面灰度探测器和一总线，所述地面灰度探测器包括一发射接收单元，所述发射接收单元包括一发光部件和一光电转换部件，其特点在于，所述地面灰度探测器还包括一单片机，所述发射接收单元还包括一隔直电容、一运算放大器和一整流模块，所述发光部件发射一频率的调制光信号，所述光电转换部件接收经地面反射后的所述光信号并转化为电信号，所述电信号通过所述隔直电容输出至所述运算放大器，放大后的所述电信号经所述整流模块输入到所述单片机中，所述单片机采样所述电信号并通过所述总线输出。
[0006]通过将发光部件发射的光信号设置为发射一频率的调制光信号，经光敏三极管接收并转换为电信号后，使用一隔直电容将从地面反射回来的自然光成分的电信号滤除掉，余下的调制电信号即可不受影响的被放大、整流以及采样处理，从而避免了环境光(如普通日光灯、白炽灯、普通教室环境光等)的干扰，提高了寻线可靠性。
[0007]较佳地，所述地面灰度探测器还包括7个所述发射接收单元。
[0008]采用多个发射接收单元，可以采集多个位置上发射的一频率的调制光信号，从而判断地面多个相邻位置上反射亮度的变化，达到更好的寻线效果。
[0009]较佳地，所述发光部件为发光二极管。
[0010]较佳地，所述光电转换部件为光敏三极管。
[0011]较佳地，所述地面灰度探测器的单片机为微芯公司的PIC16F1933。[0012]较佳地，所述地面灰度探测器固定在一采集板上，所述单片机通过一 485总线与一控制器电连接。
[0013]将原有的接入控制器模拟端口的多个发射接收单元形成的多条分散的模拟信号线，以改进后的多个发射接收单元均固定在采集板上的形式，并通过一总线与相应控制器电连接，该总线为一 485总线，从而避免了多条分散模拟信号线之间插错的情况，也方便了在与机器人进行集成时的硬件组装。
[0014]本实用新型的积极进步效果在于:本寻线装置与机器人进行集成时，只需通过一总线与机器人的控制器进行电连接，方便了与机器人的硬件组装，此外，通过本寻线装置使得机器人在寻线过程中可以不受环境光的干扰，从而大大提高了机器人寻线的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型实施例的地面灰度寻线装置的结构示意图。
[0016]图2为本实用新型实施例的地面灰度寻线装置中发光二极管的发射电路图。
[0017]图3为本实用新型实施例的地面灰度寻线装置中光敏三极管的接收电路图。
[0018]图4为本实用新型实施例的地面灰度寻线装置的PIC16F1933型号单片机接口示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。
[0020]实施例1
[0021]本实施例提供了一种用于中小学机器人竞赛项目的抗干扰多通道地面灰度寻线装置，如图1所示，其包括:
[0022]一种地面灰度寻线装置，包括一地面灰度探测器I和一 485总线2，地面灰度探测器I包括一发射接收单元10，发射接收单元10包括一发光二极管101和一光敏三极管102。地面灰度探测器I还包括一 PIC16F1933型号单片机11，该单片机11的接口示意图可见图4所示。发射接收单元10还包括一隔直电容103、一运算放大器104和一整流模块105。发光二极管101由另一单片机定时器控制产生Ikhz振荡信号，另一三极管将该振荡信号放大后驱动发光二极管101产生带调制的白色光，其中发光二极管101的发射电路图可见图2所示。光敏三极管102接收经地面反射后的白色光并将其转化为电信号，其中一稳压二极管与光敏三极管102并联，使得光敏三极管102不会进入饱和状态。所述电信号通过隔直电容103后被滤除掉含有环境光成分的电信号后输入至运算放大器104，运算放大器104的放大倍数设定为51倍。被运算放大器104放大后的所述电信号经过由另一二极管、另一电容、一电阻构成的整流模块滤波为直流信号，光敏三极管102接收光信号的接收电路图可见图3所示。该直流信号输入到单片机11的一模数转换通道中，单片机11读取该直流信号读数，并将该读数通过单片机11串口组成的485总线2发送给一控制器。
[0023]由于地面灰度探测器I还可以包括7个发射接收单元10，因此将该地面灰度探测器I固定在一采集板上。当该地面灰度寻线装置与一可运动物体进行集成时，以与机器人集成为例，该地面灰度寻线装置的8个发射接收单元检测8个不同地面位置的地面反射亮度，并将检测到的亮度转化成相应电信号读数，再将8个读数一起发送至单片机11的8个模数转换通道AD0-AD7 (模数转换通道0-7)中。单片机11采集8个模数转换通道里的读数，然后由单片机11串口组成的485通信端口发送至一机器人的控制器。该机器人的控制器根据传输到的含有地面灰度信息的电信号读数和读数的变化开始实时的寻线行为。
[0024]虽然以上描述了本实用新型的【具体实施方式】，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种地面灰度寻线装置，包括一地面灰度探测器和一总线，所述地面灰度探测器包括一发射接收单元，所述发射接收单元包括一发光部件和一光电转换部件，其特征在于，所述地面灰度探测器还包括一单片机，所述发射接收单元还包括一隔直电容、一运算放大器和一整流模块，所述发光部件发射一频率的调制光信号，所述光电转换部件接收经地面反射后的所述光信号并转化为电信号，所述电信号通过所述隔直电容输出至所述运算放大器，放大后的所述电信号经所述整流模块输入到所述单片机中，所述单片机采样所述电信号并通过所述总线输出。
2.如权利要求1所述的地面灰度寻线装置，其特征在于，所述地面灰度探测器还包括7个所述发射接收单元。
3.如权利要求1所述的地面灰度寻线装置，其特征在于，所述发光部件为发光二极管。
4.如权利要求1所述的地面灰度寻线装置，其特征在于，所述光电转换部件为光敏三极管。
5.如权利要求1所述的地面灰度寻线装置，其特征在于，所述地面灰度探测器的单片机为微芯公司的PIC16F1933。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的地面灰度寻线装置，其特征在于，所述地面灰度探测器固定在一采集板上，所述单片机通过一 485总线与一控制器电连接。
【文档编号】G05B19/042GK203455656SQ201320573646
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】黄佳晨, 黄国柒 申请人:上海未来伙伴机器人有限公司