CN218956788U - 一种多路激光循迹装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多路激光循迹装置，涉及激光检测技术领域，包括激光发射模块、微处理芯片、传感系统电路、激光接收模块和外部电源；微处理芯片的第一输出端与传感系统电路的第一输入端电连接，微处理芯片的第一输入端与激光接收模块的输出端电连接，微处理芯片的第二输入端连接外部电源；传感系统电路的输出端与激光发射模块的输入端电连接，传感系统电路的第二输入端连接外部电源；本实用新型使用激光管作为发射源，可以提高循迹装置的传感精度，另外，本实用新型采用依次循环扫描方式，避免了多个循迹发射设备同时工作时相互干扰的问题，抗干扰能力和信号的稳定性较强。

Description

一种多路激光循迹装置

技术领域

本实用新型涉及激光检测技术领域，更具体地，涉及一种多路激光循迹装置。

背景技术

随着人类经济社会不断发展，社会生产由人们手工生产转为全自动生产，全自动生产通常使用机器人代替劳动者。机器人具有效率高、精度高、可靠性高、成本低等优点，作为机器人的“眼睛”——循迹装置将机器人所在的位置信息发送给机器人，从而控制机器人实现码垛等多种功能。

传统的循迹装置使用可见光或红外光源发出光线，通过地面发射到光线传感器，机器人通过读取光线传感器的信息，从而获得当前位置信息。

目前的现有技术公开了一种循迹检测装置及机器人，其中循迹检测装置包括灰度值采集模块、微处理器、反馈电路和电源模块，其中：所述灰度值采集模块包括N个设置在不同位置的红外灰度检测传感器，各个红外灰度检测传感器的输出端分别通过模数转换器与微处理器相应的输入端口连接；反馈电路包括N个与红外灰度检测传感器一一对应的显示单元，各个显示单元分别与微处理器相应的输出端口连接；电源模块分别对灰度值采集模块、微处理器和反馈电路进行供电；微处理器设置有电压比较模块，用于对任一端口输入的电压数据进行电压数据比较，当存在大于检测阈值的电压数据时，微处理器通过相应的输出端口向显示单元输出工作信号；现有技术中的循迹装置由多个红外传感器按一定顺序排列，容易造成相互干扰，使机器人误判，抗干扰能力不强；另外，红外传感器之间需要间隔一定距离，且红外接收端容易受到外界光线的影响，测量精度较差。

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术中循迹装置抗干扰性能和精度较差的缺陷，提供一种多路激光循迹装置，能够增强循迹装置的抗干扰能力与信号的稳定性。

本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种多路激光循迹装置，包括激光发射模块、微处理芯片、传感系统电路、激光接收模块和外部电源；

所述微处理芯片的第一输出端与传感系统电路的第一输入端电连接，微处理芯片的第一输入端与激光接收模块的输出端电连接，微处理芯片的第二输入端连接外部电源；

所述传感系统电路的输出端与激光发射模块的输入端电连接，传感系统电路的第二输入端连接外部电源；

所述激光发射模块设有若干个激光管，用于向地面发射激光；所述激光接收模块设有若干个激光接收器，与激光管一一对应，接收地面反射的激光；

所述微处理芯片设置有循环扫描模块，扫描并控制若干个激光管依次循环发射激光；微处理芯片还设置有电源电路模块，将外部电源输出的电压转变为微处理芯片的工作电压。

优选地，所述装置还包括译码器，所述译码器的输入端与微处理芯片的第一输出端电连接，译码器的输出端与传感系统电路的第一输入端电连接。

优选地，所述译码器具体为74HC138译码器。

优选地，所述传感系统电路包括PNP三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述PNP三极管的集电极与第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端作为传感系统电路的输出端，与激光发射模块的输入端电连接；

所述PNP三极管的发射极与外部电源的输出端连接，PNP三极管的基极通过第一电阻与外部电源的输出端连接，PNP三极管的基极还与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端作为传感系统电路的第一输入端。

优选地，所述外部电源的电压为5V。

优选地，所述装置还包括指示灯模块，所述指示灯模块与微处理芯片的第二输出端电连接。

优选地，所述指示灯模块包括若干个指示灯，指示灯与激光接收器一一对应。

优选地，所述微处理芯片中的循环扫描模块通过输出固定频率的PWM脉冲控制激光发射模块实现依次循环扫描。

优选地，所述微处理芯片中的电源电路模块包括线性稳压器、第一电容和第二电容；

所述线性稳压器的输入端作为微处理芯片的第二输入端，分别与外部电源的输出端和第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地；

所述线性稳压器的输出端与第二电容的一端连接，输出微处理芯片的工作电压，第二电容的另一端接地；

所述线性稳压器的接地端接地。

优选地，所述装置还包括串口通信模块，所述串口通信模块的输入端与微处理芯片的第三输出端电连接，串口通信模块的输出端连接外部设备。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：

本实用新型提供一种多路激光循迹装置，包括激光发射模块、微处理芯片、传感系统电路、激光接收模块和外部电源；微处理芯片的第一输出端与传感系统电路的第一输入端电连接，微处理芯片的第一输入端与激光接收模块的输出端电连接，微处理芯片的第二输入端连接外部电源；传感系统电路的输出端与激光发射模块的输入端电连接，传感系统电路的第二输入端连接外部电源；激光发射模块设有若干个激光管，用于向地面发射激光；所述激光接收模块设有若干个激光接收器，与激光管一一对应，接收地面反射的激光；微处理芯片设置有循环扫描模块，扫描并控制若干个激光管依次循环发射激光；微处理芯片还设置有电源电路模块，将外部电源输出的电压转变为微处理芯片的工作电压；

本实用新型使用激光管作为发射源，利用激光光点较小的特点，可以进一步提高循迹模块的传感精度，另外，激光的光点较稳定，使得激光接收器接收较稳定，对外界的抗干扰能力更强；除此之外，本实用新型采用依次循环扫描方式，同一时刻只有一个激光管工作，避免了多个循迹发射设备同时工作时相互干扰的问题，抗干扰能力和信号的稳定性较强，效率更高。

附图说明

图1为实施例1所提供的一种多路激光循迹装置结构示意图。

图2为实施例2所提供的传感系统电路3的电路图。

图3为实施例2所提供的电源电路模块22的电路图。

图4为实施例3所提供的一种多路激光循迹装置结构示意图。

图5为实施例3所提供的微处理芯片2和译码器6的电路图。

图6为实施例3所提供的激光接收模块4中一个激光接收电路的电路图。

图7为实施例3所提供的指示灯模块7的电路图。

图8为实施例3所提供的串口通信模块8的电路图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种多路激光循迹装置，包括激光发射模块1、微处理芯片2、传感系统电路3、激光接收模块4和外部电源5；

所述微处理芯片2的第一输出端与传感系统电路3的第一输入端电连接，微处理芯片2的第一输入端与激光接收模块1的输出端电连接，微处理芯片2的第二输入端连接外部电源5；

所述传感系统电路3的输出端与激光发射模块1的输入端电连接，传感系统电路3的第二输入端连接外部电源5；

所述激光发射模块1设有若干个激光管，用于向地面发射激光；所述激光接收模块4设有若干个激光接收器，与激光管一一对应，接收地面反射的激光；

所述微处理芯片2设置有循环扫描模块21，扫描并控制若干个激光管依次循环发射激光；微处理芯片还设置有电源电路模块22，将外部电源5输出的电压转变为微处理芯片2的工作电压。

在具体实施过程中，首先将装置放置在合适的位置，上电开机并将装置进行初始化，外部电源5通过传感系统电路3为激光发射模块1中的激光管供电，传感系统电路3能够增强循迹装置的抗干扰能力与信号的稳定性；

外部电源5还通过电源电路模块22将输出的电压转变为微处理芯片2所需的工作电压，为微处理芯片2供电；

微处理芯片2中设置的循环扫描模块21扫描并控制若干个激光管依次循环发射激光，在此过程中，同一时刻内只有一个激光管工作，激光管通过向地面发射激光进行循迹；

激光接收模块4中的激光接收器与激光管一一对应设置，用来接收激光管反射的激光，当一个时刻内激光接收器接收到地面反射的激光时，产生接收值0，表示该时刻循迹结果为黑线，当一个时刻内激光接收器未接收到地面反射的激光时，产生接收值1，表示该时刻循迹结果为白线；

激光接收模块4将每个时刻的循迹结果实时发送给微处理芯片2，待所有激光管完成循环扫描后，微处理芯片2保存并输出所有的循迹结果；

本实施例中的多路激光循迹装置使用激光管作为发射源，利用激光光点较小的特点，可以进一步提高循迹模块的传感精度，另外，激光的光点较稳定，使得激光接收器接收较稳定，对外界的抗干扰能力更强；除此之外，本实用新型采用依次循环扫描方式，同一时刻只有一个激光管工作，避免了多个循迹发射设备同时工作时相互干扰的问题，抗干扰能力和信号的稳定性较强，效率更高。

实施例2

本实施例提供一种多路激光循迹装置，包括激光发射模块1、微处理芯片2、传感系统电路3、激光接收模块4和外部电源5；

所述微处理芯片2的第一输出端与传感系统电路3的第一输入端电连接，微处理芯片2的第一输入端与激光接收模块1的输出端电连接，微处理芯片2的第二输入端连接外部电源5；

所述传感系统电路3的输出端与激光发射模块1的输入端电连接，传感系统电路3的第二输入端连接外部电源5；

所述激光发射模块1设有若干个激光管，用于向地面发射激光；所述激光接收模块4设有若干个激光接收器，与激光管一一对应，接收地面反射的激光；

所述微处理芯片2设置有循环扫描模块21，扫描并控制若干个激光管依次循环发射激光；微处理芯片还设置有电源电路模块22，将外部电源5输出的电压转变为微处理芯片2的工作电压；

如图2所示，所述传感系统电路3包括PNP三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述PNP三极管的集电极与第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端作为传感系统电路3的输出端，与激光发射模块1的输入端电连接；

所述PNP三极管的发射极与外部电源5的输出端连接，PNP三极管的基极通过第一电阻与外部电源5的输出端连接，PNP三极管的基极还与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端作为传感系统电路3的第一输入端；

所述外部电源5的电压为5V；

所述微处理芯片2中的循环扫描模块21通过输出固定频率的PWM脉冲控制激光发射模块1实现依次循环扫描；

如图3所示，所述微处理芯片2中的电源电路模块22包括线性稳压器、第一电容和第二电容；

所述线性稳压器的输入端作为微处理芯片2的第二输入端，分别与外部电源5的输出端和第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地；

所述线性稳压器的输出端与第二电容的一端连接，输出微处理芯片2的工作电压，第二电容的另一端接地；

所述线性稳压器的接地端接地。

在具体实施过程中，首先将装置放置在合适的位置，上电开机并将装置进行初始化，外部电源5通过传感系统电路3为激光发射模块1中的激光管供电，传感系统电路3能够增强循迹装置的抗干扰能力与信号的稳定性；

外部电源5还通过电源电路模块22将输出的电压转变为微处理芯片2所需的工作电压，为微处理芯片2供电；

微处理芯片2中设置的循环扫描模块21扫描并控制若干个激光管依次循环发射激光，在此过程中，同一时刻内只有一个激光管工作，激光管通过向地面发射激光进行循迹；

激光接收模块4中的激光接收器与激光管一一对应设置，用来接收激光管反射的激光，当一个时刻内激光接收器接收到地面反射的激光时，产生接收值0，表示该时刻循迹结果为黑线，当一个时刻内激光接收器未接收到地面反射的激光时，产生接收值1，表示该时刻循迹结果为白线；

激光接收模块4将每个时刻的循迹结果实时发送给微处理芯片2，待所有激光管完成循环扫描后，微处理芯片2保存并输出所有的循迹结果；

本实施例中的多路激光循迹装置使用激光管作为发射源，利用激光光点较小的特点，可以进一步提高循迹模块的传感精度，另外，激光的光点较稳定，使得激光接收器接收较稳定，对外界的抗干扰能力更强；除此之外，本实用新型采用依次循环扫描方式，同一时刻只有一个激光管工作，避免了多个循迹发射设备同时工作时相互干扰的问题，抗干扰能力和信号的稳定性较强，效率更高。

实施例3

如图4所示，本实施例提供一种多路激光循迹装置，包括激光发射模块1、微处理芯片2、传感系统电路3、激光接收模块4和外部电源5；

所述微处理芯片2的第一输出端与传感系统电路3的第一输入端电连接，微处理芯片2的第一输入端与激光接收模块1的输出端电连接，微处理芯片2的第二输入端连接外部电源5；

所述传感系统电路3的输出端与激光发射模块1的输入端电连接，传感系统电路3的第二输入端连接外部电源5；

所述激光发射模块1设有若干个激光管，用于向地面发射激光；所述激光接收模块4设有若干个激光接收器，与激光管一一对应，接收地面反射的激光；

所述微处理芯片2设置有循环扫描模块21，扫描并控制若干个激光管依次循环发射激光；微处理芯片还设置有电源电路模块22，将外部电源5输出的电压转变为微处理芯片2的工作电压；

所述传感系统电路3包括PNP三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述PNP三极管的集电极与第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端作为传感系统电路3的输出端，与激光发射模块1的输入端电连接；

所述PNP三极管的发射极与外部电源5的输出端连接，PNP三极管的基极通过第一电阻与外部电源5的输出端连接，PNP三极管的基极还与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端作为传感系统电路3的第一输入端；

所述外部电源5的电压为5V；

所述微处理芯片2中的循环扫描模块21通过输出固定频率的PWM脉冲控制激光发射模块1实现依次循环扫描；

所述微处理芯片2中的电源电路模块22包括线性稳压器、第一电容和第二电容；

所述线性稳压器的输入端作为微处理芯片2的第二输入端，分别与外部电源5的输出端和第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地；

所述线性稳压器的输出端与第二电容的一端连接，输出微处理芯片2的工作电压，第二电容的另一端接地；

所述线性稳压器的接地端接地；

所述装置还包括译码器6，所述译码器6的输入端与微处理芯片2的第一输出端电连接，译码器6的输出端与传感系统电路3的第一输入端电连接；

所述译码器6具体为74HC138译码器；

所述装置还包括指示灯模块7，所述指示灯模块7与微处理芯片2的第二输出端电连接；

所述指示灯模块7包括若干个指示灯，指示灯与激光接收器一一对应；

所述装置还包括串口通信模块8，所述串口通信模块8的输入端与微处理芯片2的第三输出端电连接，串口通信模块8的输出端连接外部设备。

在具体实施过程中，首先将装置放置在合适的位置，上电开机并将装置进行初始化，外部电源5通过传感系统电路3为激光发射模块1中的激光管供电，传感系统电路3能够增强循迹装置的抗干扰能力与信号的稳定性；

在本实施例中，激光发射模块1设置8个相同的激光管，所述激光管尺寸为6.5mm，激光管发出激光的波长为650nm，激光管的功率为10mW，该激光管能够稳定均匀地发射激光，可以增强循迹装置的稳定性；

如图5所示，本实施例中的微处理芯片2为stm32f031k6u6单片机，用来对多路激光寻迹装置进行控制；

外部电源5还通过电源电路模块22将输出的电压转变为微处理芯片2所需的工作电压，为微处理芯片2供电；

本实施例中的电源电路模块22使用662k稳压芯片做为线性稳压器，将外部电源5的输出电压5V转变为稳定的3.3V；

微处理芯片2中设置的循环扫描模块21输出固定频率的PWM脉冲，通过74HC138译码器控制激光发射模块1实现依次循环扫描，在本实施例中，PWM脉冲频率为195kHz，使用74HC138译码器实现3个引脚控制8个激光管进行扫描式检测循迹，节约资源和成本；

循环扫描模块21扫描并控制若干个激光管依次循环发射激光，在此过程中，同一时刻内只有一个激光管工作，激光管通过向地面发射激光进行循迹；

激光接收模块4中的激光接收器与激光管一一对应设置，用来接收激光管反射的激光，本实施例中的激光接收器为IS0203激光接收管；

如图6所示，激光接收模块4包括8个相同的激光接收电路，每个激光接收电路包括IS0203激光接收管、电阻R47和电容C11；

IS0203激光接收管的1号引脚接地，IS0203激光接收管的2号引脚与电阻R47的一端连接，IS0203激光接收管的3号引脚与电阻R47的另一端连接；

电阻R47的一端分别与电容C11的一端和外部电源5的输出端连接，电阻R47的另一端作为激光接收模块4的输出端，电容C11的另一端接地；

当一个时刻内激光接收器接收到地面反射的激光时，产生接收值0，表示该时刻循迹结果为黑线，同时与该激光接收器对应的指示灯点亮，指示灯模块7的电路如图7所示；

当一个时刻内激光接收器未接收到地面反射的激光时，产生接收值1，表示该时刻循迹结果为白线；

通过指示灯模块7能够实时显示扫描状态，增加循迹结果的稳定性和抗干扰性；

激光接收模块4将每个时刻的循迹结果实时发送给微处理芯片2，待所有激光管完成循环扫描后，微处理芯片2保存并输出所有的循迹结果；

微处理芯片2将所有的循迹结果通过串口通信模块8输出到外部设备；

在本实施例中，串口通信模块8与外部设备的通信协议为SPI串口通信协议，能够实现数据的双向传输，提高循迹结果的可靠性；

如图8所示，串口通信模块8包括第一JP串口、第二JP串口、电阻R27、电阻R29、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R38、电阻R40；

第一JP串口的2号端口、3号端口和4号端口分别与第二JP串口的2号端口、3号端口和4号端口对应连接；

第一JP串口和第二JP串口的6号端口接地，第一JP串口和第二JP串口的1号端口与外部电源5电连接；

第一JP串口的5号端口与电阻R27的一端连接，电阻R27的另一端与stm32f031k6u6单片机的SI端口连接；第一JP串口的5号端口与电阻R29的一端连接，电阻R29的另一端接地；电阻R29的一端与电阻R27的一端连接；

第二JP串口的5号端口通过电阻R32与电源电路模块22的输出端电连接；第二JP串口的5号端口通过电阻R33与stm32f031k6u6单片机的MO端口连接；

第二JP串口的4号端口通过电阻R34与stm32f031k6u6单片机的MOSI端口连接；

第二JP串口的3号端口通过电阻R38与stm32f031k6u6单片机的SCK端口连接；

第二JP串口的2号端口通过电阻R40与stm32f031k6u6单片机的CS端口连接。

本实施例中的多路激光循迹装置使用激光管作为发射源，利用激光光点较小的特点，可以进一步提高循迹模块的传感精度，另外，激光的光点较稳定，使得激光接收器接收较稳定，对外界的抗干扰能力更强；除此之外，本实用新型采用依次循环扫描方式，同一时刻只有一个激光管工作，避免了多个循迹发射设备同时工作时相互干扰的问题，抗干扰能力和信号的稳定性较强，效率更高。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多路激光循迹装置，其特征在于，包括激光发射模块(1)、微处理芯片(2)、传感系统电路(3)、激光接收模块(4)和外部电源(5)；

所述微处理芯片(2)的第一输出端与传感系统电路(3)的第一输入端电连接，微处理芯片(2)的第一输入端与激光接收模块(4)的输出端电连接，微处理芯片(2)的第二输入端连接外部电源(5)；

所述传感系统电路(3)的输出端与激光发射模块(1)的输入端电连接，传感系统电路(3)的第二输入端连接外部电源(5)；

所述激光发射模块(1)设有若干个激光管，用于向地面发射激光；所述激光接收模块(4)设有若干个激光接收器，与激光管一一对应，接收地面反射的激光；

所述微处理芯片(2)设置有循环扫描模块(21)，扫描并控制若干个激光管依次循环发射激光；微处理芯片(2)还设置有电源电路模块(22)，将外部电源(5)输出的电压转变为微处理芯片(2)的工作电压。

2.根据权利要求1所述的一种多路激光循迹装置，其特征在于，所述装置还包括译码器(6)，所述译码器(6)的输入端与微处理芯片(2)的第一输出端电连接，译码器(6)的输出端与传感系统电路(3)的第一输入端电连接。

3.根据权利要求2所述的一种多路激光循迹装置，其特征在于，所述译码器(6)具体为74HC138译码器。

4.根据权利要求1或3所述的一种多路激光循迹装置，其特征在于，所述传感系统电路(3)包括PNP三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述PNP三极管的集电极与第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端作为传感系统电路(3)的输出端，与激光发射模块(1)的输入端电连接；

所述PNP三极管的发射极与外部电源(5)的输出端连接，PNP三极管的基极通过第一电阻与外部电源(5)的输出端连接，PNP三极管的基极还与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端作为传感系统电路(3)的第一输入端。

5.根据权利要求1所述的一种多路激光循迹装置，其特征在于，所述外部电源(5)的电压为5V。

6.根据权利要求4所述的一种多路激光循迹装置，其特征在于，所述装置还包括指示灯模块(7)，所述指示灯模块(7)与微处理芯片(2)的第二输出端电连接。

7.根据权利要求6所述的一种多路激光循迹装置，其特征在于，所述指示灯模块(7)包括若干个指示灯，指示灯与激光接收器一一对应。

8.根据权利要求1所述的一种多路激光循迹装置，其特征在于，所述微处理芯片(2)中的循环扫描模块(21)通过输出固定频率的PWM脉冲控制激光发射模块(1)实现依次循环扫描。

9.根据权利要求1所述的一种多路激光循迹装置，其特征在于，所述微处理芯片(2)中的电源电路模块(22)包括线性稳压器、第一电容和第二电容；

所述线性稳压器的输入端作为微处理芯片(2)的第二输入端，分别与外部电源(5)的输出端和第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地；

所述线性稳压器的输出端与第二电容的一端连接，输出微处理芯片(2)的工作电压，第二电容的另一端接地；

所述线性稳压器的接地端接地。

10.根据权利要求1所述的一种多路激光循迹装置，其特征在于，所述装置还包括串口通信模块(8)，所述串口通信模块(8)的输入端与微处理芯片(2)的第三输出端电连接，串口通信模块(8)的输出端连接外部设备。

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