CN103234460A - 基于红外线的草坪高度检测装置 - Google Patents

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方曙光
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Abstract

公开一种基于红外线的草坪高度检测装置，设置在割草机的底盘上，包括传感器支架，所述的传感器支架设置旋转轴，所述的旋转轴的一端与旋转电机的电机轴连接，所述的旋转轴在两端平行设置红外发射杆和红外接收杆，所述的红外发射杆上设置红外发射管和红外发射电路，所述的红外接收杆上设置红外接收管和红外接收电路；所述的底盘上与所述的红外发射杆对应的位置设置第一下放窗口，所述的底盘上与所述的红外接收杆对应的位置设置第二下放窗口，所述的旋转电机通过所述的旋转轴带动所述的红外发射杆和红外接收管旋转，通过第一下放窗口和第二下放窗口，伸到底盘下方。所述的红外接收电路设置放大滤波电路，微处理器和接口电路。所述的红外发射电路设置恒流驱动电路。

Description

基于红外线的草坪高度检测装置
技术领域
本发明涉及一种基于红外线的草坪高度检测装置，属于传感器的技术领域。
背景技术
随着草坪面积的不断增长，草坪维护的装置也在不断发展，其中，全自动割草机已经开始进入我们的视野。现在的全自动割草机由于没有能力进行环境识别和自定位，也没有能力判断割过和未割过的区域，因此采用随机路径的行走方式，基于时间累计的策略，通过毫无规律的路径达到对工作草坪的全覆盖。很显然，这种方式对系统硬件的要求很低，但是造成的结果却是全自动割草机整天不断的割草，不断的充电，几乎没有停歇，造成了巨大的能源浪费和机器损耗。
如果能够检测草坪高度，不仅可以判断是否需要进行割草，还可以判断是否已经割过，这将为精细化的草坪维护提供技术基础。
发明内容
本发明的目的是为了满足现有的技术要求，提高割草过程中的效率，设计一种基于红外线的草坪高度检测装置，根据草叶对红外线的遮挡，设置红外发射接收对管进行检测，同时采取了避免光路遮挡的设计。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
基于红外线的草坪高度检测装置，设置在割草机的底盘上，所述的底盘设置割草用的旋转式割刀，包括用于容纳和安装的传感器支架，所述的传感器支架设置旋转轴，所述的旋转轴的一端与旋转电机的电机轴连接，所述的旋转轴在两端平行设置红外发射杆和红外接收杆，所述的红外发射杆上设置进行红外线发射的红外发射管，与所述的红外发射管连接的红外发射电路，所述的红外发射电路设置在所述的红外发射杆内部，所述的红外接收杆上设置进行红外线接收的红外接收管，与所述的红外接收管连接的红外接收电路，所述的红外接收电路设置在所述的红外接收杆内部，设置所述的红外发射管与红外接收管的光轴重合；所述的底盘上与所述的红外发射杆对应的位置设置第一下放窗口，所述的底盘上与所述的红外接收杆对应的位置设置第二下放窗口，所述的旋转电机通过所述的传感器支架的旋转轴带动所述的红外发射杆和红外接收管旋转，通过所述的第一下放窗口和第二下放窗口，伸到所述的底盘下方。
所述的红外接收电路设置放大滤波电路，与所述的放大滤波电路连接的微处理器，以及与所述的微处理器连接的接口电路，所述的放大滤波电路负责对所述的红外接收管输出的信号进行放大和滤波，所述的微处理器负责进行信号的检测和处理，所述的接口电路用于与外部电路连接，可输出判断结果。
所述的红外发射电路设置与所述的红外发射管连接的恒流驱动电路。
所述的第一下放窗口和第二下放窗口设置毛刷，可防止外部的草屑、泥浆或者灰尘渗入。
所述的第一下放窗口和第二下放窗口设置密封橡胶皮，可防止外部的草屑、泥浆或者灰尘渗入，所述的密封橡胶皮单边固定，允许所述的红外发射杆和红外接收杆放下或者收回。
还包括设置在所述的割刀与所述的第一下放窗口和第二下放窗口之间的挡泥板，所述的挡泥板的高度大于所述的红外发射杆和红外接收杆的高度。
实施本发明的积极效果是：1、可检测草坪的草是否长到一定高度，可指导割草机是否工作；2、需要检测的时候才伸出割草机底盘下面，可避免积累灰尘、草屑和泥浆等；3、检测方式简单，性能可靠，灵敏度高。
 
附图说明
图1是割草机的侧视图；
图2是该装置的侧视图；
图3是该装置的结构示意图；
图4是该装置的信号处理原理框图。
 
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步说明：
参照图1－4，基于红外线的草坪高度检测装置，设置在割草机1的底盘上，用于检测草坪高度，可以用于判断是否需要进行割草，还可以用于判断是否已经割过。
割草机1的割草的工具设置在底盘上，一般为旋转式割刀4。
包括用于容纳和安装的传感器支架2，所述的传感器支架2设置旋转轴10，所述的旋转轴10的一端与旋转电机3的电机轴连接，所述的旋转电机内部设置变速箱可将高速低扭矩旋转转换成低速高扭矩旋转。
所述的旋转轴10在两端平行设置红外发射杆9和红外接收杆8，所述的红外发射杆9上设置进行红外线发射的红外发射管7，与所述的红外发射管7连接的红外发射电路，所述的红外发射电路设置在所述的红外发射杆9内部。所述的红外接收杆8上设置进行红外线接收的红外接收管6，与所述的红外接收管6连接的红外接收电路，所述的红外接收电路设置在所述的红外接收杆8内部。为了让所述的红外发射管7与红外接收管6形成可以检测信号的传感器，设置所述的红外发射管7与红外接收管6的光轴重合，所述的红外发射管7发射的红外线在没有遮挡的情况下，可被所述的红外接收管6接收。
由于割草机1的工作环境很复杂，会粘上灰尘、泥土、草屑和泥浆等，这些污染物会将所述的红外发射管7与红外接收管6的光路遮挡，造成传感器失效的。为了解决这个问题，所以将所述的传感器支架2和旋转电机3安装在所述的割草机1内部的底盘上。
当需要进行检测的时候，所述的旋转电机3带动所述的传感器支架2旋转，并伸到所述的底盘下面。因此，所述的底盘上与所述的红外发射杆9对应的位置设置第一下放窗口12，所述的底盘上与所述的红外接收杆8对应的位置设置第二下放窗口11，所述的旋转电机3通过所述的传感器支架2的旋转轴10带动所述的红外发射杆9和红外接收杆8旋转，通过所述的第一下放窗口12和第二下放窗口11，伸到所述的底盘下方进行检测。当所述的红外发射管7与红外接收管6的光路被遮挡，所述的红外接收管6不能接收到红外线信号，则可判断草坪已经长到一定高度或者该草坪还没有被割过。
所述的红外接收电路设置放大滤波电路13，与所述的放大滤波电路13连接的微处理器14，以及与所述的微处理器14连接的接口电路15，所述的放大滤波电路13负责对所述的红外接收管6输出的信号进行放大和滤波，所述的微处理器14负责进行信号的检测和处理，所述的接口电路15用于与外部电路连接，可输出判断结果。
所述的红外发射电路设置与所述的红外发射管7连接的恒流驱动电路16，所述的恒流驱动电路16可以保证所述的红外发射管7输出恒定功率的红外线。
对于所述的第一下放窗口12和所述的第二下放窗口11不仅在需要的时候可以放下红外发射杆9和红外接收杆8，还需要具有封闭性能，不能让灰尘、草屑等进入割草机1的内部。因此所述的第一下放窗口12和第二下放窗口11设置毛刷，可防止外部的草屑、泥浆或者灰尘渗入。同样，所述的第一下放窗口12和第二下放窗口11也可以设置密封橡胶皮，可防止外部的草屑、泥浆或者灰尘渗入，所述的密封橡胶皮单边固定，允许所述的红外发射杆9和红外接收杆8放下或者收回。
为了进一步保证所述的红外发射杆9和红外接收杆8的洁净，还在所述的割刀4与所述的第一下放窗口12和第二下放窗口11之间设置挡泥板5，所述的挡泥板5的高度大于所述的红外发射杆9和红外接收杆8的高度，可以挡住扬起的灰尘、草浆、草屑等。
综上所述，本发明设计一种基于红外线的草坪高度检测装置，根据草叶对红外线的遮挡，设置红外发射接收对管进行检测，同时设计了避免光路遮挡的措施。因此，该设计可作为割草机是否工作的判断依据，可以提高了草坪维护的智能化程度和工作效率。

Claims (6)

1.基于红外线的草坪高度检测装置，设置在割草机的底盘上，所述的底盘设置割草用的旋转式割刀，其特征在于：包括用于容纳和安装的传感器支架，所述的传感器支架设置旋转轴，所述的旋转轴的一端与旋转电机的电机轴连接，所述的旋转轴在两端平行设置红外发射杆和红外接收杆，所述的红外发射杆上设置进行红外线发射的红外发射管，与所述的红外发射管连接的红外发射电路，所述的红外发射电路设置在所述的红外发射杆内部，所述的红外接收杆上设置进行红外线接收的红外接收管，与所述的红外接收管连接的红外接收电路，所述的红外接收电路设置在所述的红外接收杆内部，设置所述的红外发射管与红外接收管的光轴重合；所述的底盘上与所述的红外发射杆对应的位置设置第一下放窗口，所述的底盘上与所述的红外接收杆对应的位置设置第二下放窗口，所述的旋转电机通过所述的传感器支架的旋转轴带动所述的红外发射杆和红外接收管旋转，通过所述的第一下放窗口和第二下放窗口，伸到所述的底盘下方。
2.如权利要求1所述的基于红外线的草坪高度检测装置，其特征在于：所述的红外接收电路设置放大滤波电路，与所述的放大滤波电路连接的微处理器，以及与所述的微处理器连接的接口电路，所述的放大滤波电路负责对所述的红外接收管输出的信号进行放大和滤波，所述的微处理器负责进行信号的检测和处理，所述的接口电路用于与外部电路连接，可输出判断结果。
3.如权利要求1所述的基于红外线的草坪高度检测装置，其特征在于：所述的红外发射电路设置与所述的红外发射管连接的恒流驱动电路。
4.如权利要求1所述的基于红外线的草坪高度检测装置，其特征在于：所述的第一下放窗口和第二下放窗口设置毛刷，可防止外部的草屑、泥浆或者灰尘渗入。
5.如权利要求1所述的基于红外线的草坪高度检测装置，其特征在于：所述的第一下放窗口和第二下放窗口设置密封橡胶皮，可防止外部的草屑、泥浆或者灰尘渗入，所述的密封橡胶皮单边固定，允许所述的红外发射杆和红外接收杆放下或者收回。
6.如权利要求1所述的基于红外线的草坪高度检测装置，其特征在于：还包括设置在所述的割刀与所述的第一下放窗口和第二下放窗口之间的挡泥板，所述的挡泥板的高度大于所述的红外发射杆和红外接收杆的高度。
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