专利名称：基于超声波源的二维定位控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种二维定位控制系统。
技术背景比较常见的无人农业作机或机器人是通过无线电磁波通信技术 实现数据命令和视频图像信号的远程通信和控制，存在的问题有两个: 一是现场爆炸装置往往是受到无线电磁波远程操作的，机器人的无线 电磁操作将极大的可能影响爆炸装置，甚至引起误引爆；二是电磁波 技术在定位上存在一定的困难，像无人农业作机的自动运作往往需要 比较规则路经的场地运作，对自身的定位要求比较高。 发明内容为了克服己有的二维定位系统的定位精度低的不足，本发明提供 一种定位精度高、实用性强的基于超声波源的二维定位控制系统。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种基于超声波源的二维定位控制系统，包括两个静止超声波基 站、安装在受控二维平面作业的机械上的超声波收发器和定位控制器， 所述超声波基站在收到超声波信号后转发超声波信号，所述定位控制 器包括距离计算模块，用于依据超声波收发器发出超声波信号的时 间和接收到静止超声波基站转发的超声波时间，依据超声波的传播速 度，计算得到当前点与两个超声波基站的距离Ll和L2，目标点与两个超声波基站的距离L3和L4;数据存储模块，用于存储两个静止超 声波基站之间的距离L、当前点与两个超声波基站的距离Ll和L2、以透镜4后变为平行光，从准直透镜4出射的平行光经过分光镜5变成两束光， 反射的参考光和透视的测量光，反射的参考光经过一个角反射镜6，反射的光再 次经过分光镜5后进入CCD 8，从分光镜5透射的测量光经过一个调焦望远镜9 中的第一组镜片9a和第二组镜片9b的调焦，从调焦望远镜9出射的测量光达 到被测光学系统10，被测光学系统IO可以在精密旋转台14上进行精密的旋转， 从被测光学系统10的被测表面反射后再次经过可调焦望远镜9和分光镜5后的 测量光，与参考光发生干涉，干涉条紋被CCD8接收，对接收到的干涉条紋进 行计算处理后，可以得到3皮测光学系统10的透镜内部或透镜之间的偏心、倾斜、 透镜的厚度以及不同透镜之间的距离。如图2所示，在对较大的光学系统进行测量时，本发明提供的一种测量光 学系统参数的测量装置还可包含分光片11,设置在所述分光镜5和CCD器件8之间；光电探测器13，接收分光镜5分出的光；小孔12,设置在光电探测器13之前；本发明还提供了 一种利用上述测量装置来测量光学系统参数的测量方法， 包含以下步骤步骤l、在精密旋转台14上固定被测光学系统10;步骤2、打开光源1,将可移动聚焦透镜7移入分光镜5和CCD8中间；步骤3、调节调焦望远镜9，将物镜焦点和被测物镜最上面一个表面的球心 调重合，此时将会看到CCD8上有一个不断变小的聚焦光斑，当光斑最小时就 说明焦点和表面的球心重合；步骤4、移出可移动聚焦透镜7，并且根据光学设计值调节角反射镜6的移 动距离，直到CCD8上出现干涉条紋；步骤5、移动精密旋转台14,同时记录CCD8上的条紋变化，测量精密旋 转轴和反射表面的倾斜或偏心；步骤6、调节被测光学系统10的位置，让其被测物镜上表面的光轴位置与 精密旋转台14的旋转轴重合；步骤7、前后移动一维移动台，同时记录一维移动台的位置和CCD8上的条 紋信息，CCD8上的条紋从消失到出现再到消失；<formula>formula see original document page 5</formula> (1)<formula>formula see original document page 5</formula> (2)L是两个静止基站间的距离；Ll是移动超声波源和第一静止基站 JZ1的距离；L2是移动超声波源和第二静止基站JZ2的距离；^是移动超声波源和第一静止基站JZ1的夹角；可移动超声波源在B点时，可以通过式3和式4得到 B点的坐标(X2， Y2)，其中<formula>formula see original document page 5</formula> (3)<formula>formula see original document page 5</formula> (4)L是两个静止基站间的距离；L3是移动超声波源和第一静止基站 JZ1的距离；L4是移动超声波源和第二静止基站JZ2的距离；p是移动超声波源和第一静止基站JZ1的夹角；当移动超声波源从A点移动到B点时，可以通过X轴和Y轴分别 移动实现，从点A (Xl， Yl)移动到点B (X2， Y2)在X轴上需要移动<formula>formula see original document page 5</formula> (5)从点A (Xl， Yl)移动到点B (X2， Y2)在Y轴上需要移动:<formula>formula see original document page 6</formula>(6)通过以上的方法可实现可移动超声波源在二维平面内的自由移动 和定位。本发明的有益效果主要表现在定位精度高、实用性强。
图1是移动超声波源和静止超声波基站双向通信的二维图。 图2是可移动超声波源在二维平面内的定位图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一歩描述。参照图1和图2， 一种基于超声波源的二维定位控制系统，包括 两个静止超声波基站JZ1、 JZ2、安装在受控二维平面作业的机械M上 的超声波收发器和定位控制器，所述超声波基站在收到超声波信号后 转发超声波信号，所述定位控制器包括距离计算模块，用于依据超 声波收发器发出超声波信号的时间和接收到静止超声波基站转发的超 声波时间，依据超声波的传播速度，计算得到当前点A与两个超声波 基站的距离Ll和L2，目标点B与两个超声波基站的距离L3和L4;数 据存储模块，用于存储两个静止超声波基站之间的距离L、当前点与 两个超声波基站的距离Ll和L2、以及目标点与两个超声波基站的距 离L3和L4;定位移动控制模块，用于当机械M从当前点A移动到目标点B时， 通过X轴和Y轴移动来实现，其中<formula>formula see original document page 7</formula>(6)将所述X轴和Y轴移动距离控制指令输出到机械的X轴受控电机和Y 轴受控电机。以可移动小型农业割稻机为例，先在稻田边确定两个静止基站点 JZ1、 JZ2，安装好大功率静止超声波发生器后并测得两基站点的距离， 在移动小型农业作机上安装移动超声波发生器。假设通过程序设定， 需要农业作机在起点(3,0)处垂直X轴沿Y轴方向前进到点(3,10)处停止，可移动超声波源只要实时的测量和两个静止基站的距离，通 过内部的定位移动控制模块计算，得到X轴和Y轴上需要移动的距离，指挥电机转动就可以顺利到达目的地。
权利要求
1、一种基于超声波源的二维定位控制系统，其特征在于包括两个静止超声波基站、安装在受控二维平面作业的机械上的超声波收发器和定位控制器，所述超声波基站在收到超声波信号后转发超声波信号，所述定位控制器包括距离计算模块，用于依据超声波收发器发出超声波信号的时间和接收到静止超声波基站转发的超声波时间，依据超声波的传播速度，计算得到当前点与两个超声波基站的距离L1和L2，目标点与两个超声波基站的距离L3和L4；数据存储模块，用于存储两个静止超声波基站之间的距离L、当前点与两个超声波基站的距离L1和L2、以及目标点与两个超声波基站的距离L3和L4；定位移动控制模块，用于当机械从当前点移动到目标点时，通过X轴和Y轴移动来实现，其中
全文摘要
一种基于超声波源的二维定位控制系统，包括两个静止超声波基站、安装在受控二维平面作业的机械上的超声波收发器和定位控制器，超声波基站在收到超声波信号后转发超声波信号，定位控制器包括距离计算模块，用于计算当前点与两个超声波基站的距离L1和L2，目标点与两个超声波基站的距离L3和L4；数据存储模块，用于存储两个静止超声波基站之间的距离L、L1和L2、L3和L4；定位移动控制模块，用于当机械从当前点移动到目标点时，通过X轴和Y轴移动来实现，将所述X轴和Y轴移动距离控制指令输出到机械的X轴受控电机和Y轴受控电机。本发明提供一种定位精度高、实用性强的基于超声波源的二维定位控制系统。
文档编号G05D1/02GK101226405SQ20081005931
公开日2008年7月23日 申请日期2008年1月18日 优先权日2008年1月18日
发明者涌 王 申请人:浙江工业大学