[發明專利]一種基于超聲波測距的成像裝置

在審

• 申請號: 201911094748.1
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN112782703A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 張火明;丁正旺;陸萍藍
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G01S15/10
• 分類號: G01S15/10;G01S15/89
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種基于超聲波測距的成像裝置，屬于測量測繪技術領域。其結構主要由單片機控制顯示模塊(1)，步進電機(2)，超聲波傳感器測距模塊(3)，旋轉平臺(4)，電源模塊(5)組成。單片機控制步進電機帶動旋轉平臺旋轉，將超聲波傳感器測距模塊置于旋轉平臺上對四周環境進行距離測量，將測得的距離返還至單片機并能夠同時在顯示屏上實時顯示出來，單片機利用程序算法對測得的距離數據進行處理得到坐標點,并且將坐標點的分布情況在顯示屏上顯示出來，從而得到實時的環境分布概況。該裝置可以應用在對小范圍空間，狹小洞穴等其他小范圍未知區域的環境分布情況的探測，提高了人們探測過程中的安全性，具有較強的實用性和應用前景。

技術領域

本發明裝置是一種利用超聲波傳感器測距的成像的裝置，具體是一種以單片機控制步進電機帶動傳感器測距平臺旋轉對周圍環境進行距離測量和圖像繪制的探測成像裝置，屬于測量測繪技術領域。

背景技術

在當今社會快速發展背景下，科學技術得到了快速發展，計算機科學技術以前所未有的速度加速推進。在科學技術發展下，距離測量領域開始從傳統有線測距，逐步向無線測距發展，并且人們對這種無線測距的要求也越來越高，在保證高準確度的同時，還要有比傳統測距更高的精度。該方面的應用已經滲透到社會生活中的方方面面。

當人們對一些未知地域探測時，比如狹小窨窖，地下洞穴等。惡劣的環境對無線測距的應用提出了更多更符合使用環境的技術要求，要求產品的環境適應力強，穩定性高等。在這眾多的要求中，超聲波測距能夠滿足眾多苛刻要求，成為了無線測量距離的主流技術之一。利用超聲波傳感器進行測距的技術是一種非接觸的距離檢測技術。光線，被測對象所處的環境對其影響較小，在惡劣環境中的適應能力較強，而且超聲波方向性好，發射頻率也易于控制，所以在無線測距領域扮演了非常重要的角色，在各個行業獲得了大量的實際應用。由此可見，利用超聲波傳感器進行距離測量是當下主流科技之一。

發明內容

本裝置意在當人們需對未知的空間進行探測時，可用該裝置對環境分布情況進行大致的探測借此得到內部情況。所述裝置主要采用單片機來控制運行整個裝置，單片機控制步進電機帶動傳感器測距平臺旋轉進行距離測量，在測距的同時，距離數據能夠在顯示屏上實時顯示出來的，然后單片機利用測量數據進行坐標計算處理并得到圖形顯示出來，在顯示屏上反饋的圖形就是所探測的環境分布情況，這就是該裝置的實用性意義。

本發明采用的單片機為STM32F429,所以采用的顯示器是RGB070M1,用來與之匹配，液晶模塊能夠很方便的與單片機連接，利用顯示屏成像能夠直觀的反映出周圍環境的分布情況。

本發明采用的步進電機是二相四線步進電機，12V電壓供電，用以帶動傳感器測距平臺旋轉90度角。為了能使電機正常工作，需要采用電機驅動器，本裝置采用的是A4988電機驅動器。

本發明為了給單片機供電，采用的電源適配器給步進電機供電，但是電壓值較大，所以為了達到一定的電壓，將12V電源電壓轉換成5V電源電壓給單片機供電，為了實現該功能，增加了XL4005降壓模塊。

本發明為了實現對四周的掃描測量，采用四個超聲波傳感器進行測距，將四個傳感器置于旋轉平臺四邊，利用步進電機帶動平臺旋轉進行測量。

本發明為了適應不同環境溫度下的測量，可采用帶有溫度補償的傳感器或在整體硬件布局中加裝溫度補償模塊來減小因為不同環境溫度帶來的測量誤差。

與固定傳感器測距平臺不同的是，本裝置將超聲波傳感器測距平臺放置于步進電機上，利用步進電機帶動旋轉平臺往返旋轉90度角，因此能夠更好的完成整個環境的掃描處理，減少了因為超聲波傳感器測量盲區帶來的某些方面的影響，可以得到更加準確的探測成像情況。利用步進電機帶動測距平臺旋轉后能夠較好的反映四周環境物體的分布概況，在一定程度上提高了定位的準確性。歸結于該裝置的設計原理，所以不僅能夠得到所需圖形，也能夠實時反饋出測量距離，因此，這也是該裝置的優點。

附圖說明