CN111323013A - 一种agv轮廓导航传感器 - Google Patents

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张雷
韩喜春
张海滨
于焕
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    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
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Abstract

本发明涉及一种AGV轮廓导航传感器，包括处理电路；激光发射驱动电路，一端连接处理电路，另一端连接激光发射器，接收处理电路的触发信号，驱动激光发射器；激光接收电路，一端连接处理电路，另一端连接雪崩二极管，所述雪崩二极管接收反射激光脉冲，并将光信号转换为电信号，发送给激光接收电路，激光接收电路将电信号进行处理后发送给处理电路。本发明价格低廉，精度极高，且是轮廓导航，不需要额外置办合作目标，能够满足更多场合的定位需求。

Description

一种AGV轮廓导航传感器
技术领域
本发明涉及导航定位领域，具体地说是一种AGV轮廓导航传感器。
背景技术
激光导航定位是基于激光测距的原理工作的，利用脉冲飞行时间(TOF)原理检测待检区域内被测物体距激光发射中心的距离，再通过特定算法，计算出设备所处的相对位置。设备向四周扫射出脉冲激光信号，遇到障碍物就会被反射回来，由于光速已知，所以只要记录下各个角度相应的光信号的往返时间，用光速乘以其大小的二分之一，即可得到障碍物的距离，如果激光发射的重复频率很高，还可得到障碍物的轮廓信息。其精度取决于对往返时间的测量进度。
脉冲式激光测距基本原理为：由公式D＝1/2*C*ΔT即可计算出距离。式中:D表示所测距离；C为光速；ΔT为时间差。
根据不同物体对光的反射率不同的这一特性，可以事先在一块区域周围布置好高反射率的合作目标，将其固定；设备对于不同反射率的目标，其接收到的光功率不同，因此可以区分出合作目标与非合作目标。这样，设备就可以得到各个合作目标相对于设备的距离和角度信息，再通过特定的算法即可得出设备相对于合作目标的位置，达到定位和导航的目的。
但是目前市面上的此类传感器仅能提供轮廓扫描功能，即仅能提供测量的数据，并不能利用数据进行定位运算，无法直接应用与AGV。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种AGV轮廓导航传感器，实现轮廓导航，不需要额外置办合作目标，能够满足更多场合的定位需求。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种AGV轮廓导航传感器，包括
处理电路；
激光发射驱动电路，一端连接处理电路，另一端连接激光发射器，接收处理电路的触发信号，驱动激光发射器；
激光接收电路，一端连接处理电路，另一端连接雪崩二极管，所述雪崩二极管接收反射激光脉冲，并将光信号转换为电信号，发送给激光接收电路，激光接收电路将电信号进行处理后发送给处理电路。
所述处理电路为FPGA。
还包括EEPROM电路，一端连接激光发射驱动电路，另一端连接处理电路，用于存储激光发射功率、频率及状态信息。
所述激光接收电路包括：
高频放大电路，连接时刻鉴别电路，将电信号进行放大处理，并将放大后的电信号发送给时刻鉴别电路；
时刻鉴别电路，连接处理电路，将放大后的电信号进行时刻鉴别，并将处理结果发送给处理电路。
所述时刻鉴别电路为采用可变阈值鉴别上升沿到达时间方法实现的电路。
还包括电源电路，为传感器供电。
还包括RS232通讯接口电路，连接处理电路，用于与外部设备连接。
本发明具有以下有益效果及优点：
本发明价格低廉，精度极高，且是轮廓导航，不需要额外置办合作目标，能够满足更多场合的定位需求。
附图说明
图1是本发明的硬件结构图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可能直接在另一个元件上，或也可以存在居中的元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
如图1所示为本发明的结构框图。
整体结构主要分为：激光发射驱动电路、激光接收电路、高频放大电路、时刻鉴别电路、电源电路和其他电路。
激光发射驱动电路，发射高频窄脉冲激光，脉冲宽度越窄，激光发射功率越高，测量距离越远；同时，较高的激光发射功率也为回波的信号质量提升做出了不小的贡献。激光发射出去，照射到物体上会散射回回波。
激光接收电路采用APD进行弱信号的接收，其中APD采用反向偏压的使用方法，较高的可控反向偏压使得设计能更加灵活的控制APD的M值，以应对更多的应用场合。
高频放大电路，用于处理高频信号，放大其幅值，为后续电路做准备；时刻鉴别电路，鉴别回波脉冲何时到达。这里采用了前后沿混合计算脉冲达到的鉴别方法，弱化因只检测脉冲前沿而带来的幅值影响鉴别时刻的问题。
核心处理电路，计算发射脉冲与接收脉冲的时间间隔，利用TOF原理测量周围环境的距离信息；并内在内部进行轮廓定算法进行定位，然后再输出给上位机，即AGV上的MCU进行进一步处理；这里的轮廓导航定位算法为自主研究，并且经过硬件加速，满足实时性的要求。
其他电路电路包括232接口电路，用于对传感器进行配置信息以及网口电路进行数据传输；以及指示灯电路用于指示传感器工作状态灯信息。电源电路为每个电路模块提供相应的供电支持。雷击及静电放电电路，连接电源电路，用于在电源电压突变时，对电路进行保护。

Claims (7)

1.一种AGV轮廓导航传感器，其特征在于，包括
处理电路；
激光发射驱动电路，一端连接处理电路，另一端连接激光发射器，接收处理电路的触发信号，驱动激光发射器；
激光接收电路，一端连接处理电路，另一端连接雪崩二极管，所述雪崩二极管接收反射激光脉冲，并将光信号转换为电信号，发送给激光接收电路，激光接收电路将电信号进行处理后发送给处理电路。
2.根据权利要求1所述的AGV轮廓导航传感器，其特征在于：所述处理电路为FPGA。
3.根据权利要求1所述的AGV轮廓导航传感器，其特征在于：还包括EEPROM电路，一端连接激光发射驱动电路，另一端连接处理电路，用于存储激光发射功率、频率及状态信息。
4.根据权利要求1所述的AGV轮廓导航传感器，其特征在于：所述激光接收电路包括：
高频放大电路，连接时刻鉴别电路，将电信号进行放大处理，并将放大后的电信号发送给时刻鉴别电路；
时刻鉴别电路，连接处理电路，将放大后的电信号进行时刻鉴别，并将处理结果发送给处理电路。
5.根据权利要求4所述的AGV轮廓导航传感器，其特征在于：所述时刻鉴别电路为采用可变阈值鉴别上升沿到达时间方法实现的电路。
6.根据权利要求1所述的AGV轮廓导航传感器，其特征在于：还包括电源电路，为传感器供电。
7.根据权利要求1所述的AGV轮廓导航传感器，其特征在于：还包括RS232通讯接口电路，连接处理电路，用于与外部设备连接。
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