测距传感器主流之激光测距传感器工作原理
测距传感器的原理和应用
测距传感器的原理和应用1. 引言测距传感器是一种用于测量物体与传感器之间距离的设备。
它采用不同的原理和技术来实现测距功能，广泛应用于许多领域，如机器人导航、无人驾驶汽车、工业自动化等。
本文将介绍一些常见的测距传感器原理和应用。
2. 激光测距原理激光测距传感器是一种基于激光测距原理工作的传感器。
它使用一个激光发射器发射一束激光，然后通过接收器接收被物体反射的激光，并计算出物体与传感器之间的距离。
激光测距传感器的工作原理如下： - 发射器发射一束短脉冲的激光。
- 激光束击中物体后被反射。
- 接收器接收到反射激光。
- 通过测量激光的时间延迟，计算出物体与传感器之间的距离。
激光测距传感器具有高精度和快速响应的特点，因此在许多需要高精度测距的应用中得到了广泛使用，例如无人机导航、建筑测量等。
3. 超声波测距原理超声波测距传感器是一种基于超声波测距原理工作的传感器。
它使用超声波发射器发射一束超声波，然后通过接收器接收被物体反射的超声波，并计算出物体与传感器之间的距离。
超声波测距传感器的工作原理如下： - 发射器发射一束超声波。
- 超声波在空气中传播。
- 超声波击中物体后被反射。
- 接收器接收到反射超声波。
- 通过测量超声波的时间延迟，计算出物体与传感器之间的距离。
超声波测距传感器适用于近距离测距和精度要求不高的应用，例如智能门禁系统、停车辅助系统等。
4. 光电测距原理光电测距传感器是一种基于光电测距原理工作的传感器。
它使用光电开关发射一束红外光束，然后通过接收器接收被物体反射的红外光，并计算出物体与传感器之间的距离。
光电测距传感器的工作原理如下： - 光电开关发射一束红外光束。
-红外光束击中物体后被反射。
- 接收器接收到反射红外光。
- 通过测量红外光的时间延迟，计算出物体与传感器之间的距离。
光电测距传感器适用于近距离测距和对反射率要求不高的应用，例如物体计数、电梯安全系统等。
5. 摄像头测距原理摄像头测距传感器是一种基于图像处理技术进行测距的传感器。
激光测距传感器的工作原理
激光测距传感器的工作原理激光测距传感器是一种常用于测量目标距离的技术设备。
它利用激光束与目标物表面的反射回来的光信号来确定目标物与传感器之间的距离。
激光测距传感器的工作原理可以概括为发射、接收和处理三个步骤。
发射：激光测距传感器通过一个激光发射器产生一个聚焦的激光束。
这个激光束以高速向目标物的表面发送。
激光束是非常纯净和聚焦的，因此可以精确地照射到目标物表面。
接收：当激光束照射到目标物表面后，一部分光会经过反射而返回传感器。
传感器上有一个接收器，用于接收反射回来的光信号。
接收器的设计非常敏感，可以检测到反射回来的光信号的微弱变化。
处理：接收到反射回来的光信号后，传感器会进行信号处理以确定目标物与传感器的距离。
首先，传感器会通过测量反射信号的时间延迟来计算距离。
它使用一种叫做“飞行时间测量法”的技术，通过测量激光束从传感器发射到目标物再返回传感器的时间来计算距离。
其次，传感器还可以通过测量反射信号的强度来补偿测量误差。
如果反射信号的强度很弱，传感器可以通过增加激光发射功率或改变接收器的接收灵敏度来提高测量的准确性。
激光测距传感器的工作原理可以应用于许多领域，如工业自动化、建筑测绘、机器人导航等。
它具有高精度、高速度和非接触式测量的特点，适用于各种复杂的环境和目标物。
总结起来，激光测距传感器通过发射激光束、接收反射光信号和处理信号来测量目标与传感器之间的距离。
其工作原理基于飞行时间测量法和反射信号强度的分析处理。
在实际应用中，激光测距传感器已经成为一种非常有效和广泛应用的测量技术，为许多行业提供了准确而可靠的距离测量方案。
激光测距传感器的原理及应用
激光测距传感器的原理及应用激光测距传感器是一种基于激光技术的高精度测量设备，广泛应用于工业、建筑、测绘、汽车和军事等领域。
本文将介绍激光测距传感器的原理、工作方式以及应用场景。
激光测距传感器的原理基于激光束的反射和时间控制。
其内部包括一个发射器和一个接收器，发射器发射一束短脉冲的激光光束，当光束碰撞到目标物体时，部分光线会被物体吸收，一部分则会反射回来，接收器会接收到这些反射的光信号。
根据发射和接收光信号之间的时间差，传感器可以计算出目标物体与传感器的距离。
激光测距传感器的工作方式相对简单直观。
首先，传感器发射一束激光光束，该光束在空气或真空中传播。
然后，光束碰撞到目标物体，并被反射回传感器。
接收器接收到反射的光信号，并将其转换为电信号。
最后，通过计算光信号从发射到接收的时间差，传感器可以确定目标物体与传感器之间的距离。
激光测距传感器具有许多应用场景。
其中，最常见的应用是进行距离测量。
在工业制造中，激光测距传感器可以精确测量物体的长度、宽度和高度，用于质量控制和尺寸检查。
在建筑和测绘领域，激光测距传感器可以用于快速测量建筑物的高度和形状，用于土地勘测和建筑设计。
在汽车领域，激光测距传感器可以用于自动驾驶车辆的障碍物检测和安全辅助系统。
此外，激光测距传感器还可以应用于军事领域的目标探测和识别。
除了距离测量外，激光测距传感器还可以进行速度测量。
通过测量一个物体相对于传感器的位置变化速度，传感器可以计算出物体的运动速度。
这在交通监控和运动分析等领域中具有重要意义。
另一个激光测距传感器的应用是进行三维成像。
激光测距传感器可以扫描周围环境，并测量不同点之间的距离。
通过这些测量数据，传感器可以创建出环境的三维模型。
这在虚拟现实、机器人导航和游戏开发等领域中具有广泛应用。
总结起来，激光测距传感器利用激光技术进行距离测量，其原理基于激光束的反射和时间控制。
该传感器的应用十分广泛，包括距离测量、速度测量和三维成像等多个领域。
激光测距传感器的原理
激光测距传感器的原理激光测距传感器是一种利用激光技术进行距离测量的设备。
它通过发射一束脉冲激光并接收其反射信号，根据信号的时间差来计算物体与传感器之间的距离。
激光测距传感器的原理可以简单描述为以下几个步骤：1. 发射激光脉冲：激光测距传感器中的激光器会发射一束高能激光脉冲，这个脉冲具有很短的脉宽和很高的峰值功率。
发射脉冲的频率通常在几千赫兹到数十千赫兹之间，确保测量的精度和响应速度。
2. 接收反射信号：激光脉冲照射到目标物体上后，一部分激光会被物体表面的物质反射回传感器。
传感器中的光敏元件或接收器会接收到这部分反射光，并将其转化为电信号。
3. 计算时间差：传感器会通过与发射脉冲相对的接收脉冲的到达时间来计算物体与传感器之间的距离。
接收脉冲的到达时间是通过测量激光从发射到接收所需的时间来确定的。
这个时间差可以通过激光的速度和光敏元件的接收时间来估算。
4. 距离计算：通过测量时间差和已知的光速，激光测距传感器可以计算出物体与传感器之间的准确距离。
可通过使用激光脉冲的往返时间除以二来得到来回距离，也可以在测量距离时校正。
激光测距传感器的原理非常简单，但是其应用非常广泛。
激光测距传感器可以用于工业自动化、测绘、机器人导航、无人驾驶汽车等领域。
而且，由于激光测距传感器具有高精度、高测量速度和远距离测量能力等优点，它已成为现代技术领域中不可或缺的一部分。
总的来说，激光测距传感器的原理是通过发射激光脉冲并计算激光的反射时间差来实现距离测量。
其优点使其在现代技术应用中得到广泛应用，并在不同领域中发挥着重要的作用。
随着激光技术的不断发展，相信激光测距传感器将会有更加广泛的应用前景。
激光测距传感器的工作原理
激光测距传感器的工作原理激光测距传感器是一种常见的距离测量设备，通过使用激光束来测量目标物体与传感器之间的距离。
它基于激光光束的速度和光程差原理，利用光的特性实现高精度测量。
本文将介绍激光测距传感器的工作原理及其应用。
一、光的速度和光程差原理光的速度在真空中为常数，约为每秒299,792,458米。
激光测距传感器利用光的速度可以精确测量被测距物体与传感器之间的距离。
这是通过测量激光从传感器发射到目标物体并返回传感器的时间来实现的。
在激光测距传感器中，激光器发射出一束脉冲激光，并由光电二极管或者其他光敏元件接收激光的返回信号。
传感器通过测量信号的时间差来计算目标物体与传感器之间的距离。
这个时间差就是光程差，而光的速度是已知的，因此可以通过简单的计算来得到距离。
二、激光测距传感器的构成激光测距传感器主要由激光器、接收器、时钟和计数器等部分组成。
激光器负责产生脉冲激光，而接收器则用于接收激光的返回信号。
时钟和计数器是用来测量光的速度和计算距离的关键组成部分。
激光测距传感器还需要一个较好的光学系统来确保激光束的聚焦和准确度。
光学系统通常包括透镜、反射镜和光路控制器等部分，用于控制激光束的发射和接收。
三、激光测距传感器的应用激光测距传感器广泛应用于各个领域，特别是在自动化控制和测量领域。
以下是一些常见的应用案例：1. 工业自动化：激光测距传感器可以用于测量机器人、自动化生产线和装配设备等的距离。
它们可以提供精确的位置信息，帮助机器人和设备进行准确的操作和定位。
2. 环境监测：激光测距传感器可以用于测量建筑物、桥梁或其他结构物的变形和位移。
这些数据可以用于监测结构物的健康状况和维护需求。
3. 距离测量：激光测距传感器可以用于测量建筑物、车辆或其他物体的距离。
例如，它们可以用于测量车辆与障碍物之间的距离，以及移动设备与其他物体之间的距离。
4. 三维扫描：激光测距传感器可以用于三维扫描和建模。
它们可以快速地扫描物体表面，并生成高精度的三维模型，用于设计、制造和其他应用。
激光测距传感器的工作原理
激光测距传感器的工作原理激光测距传感器是一种利用激光束对目标进行距离测量的仪器。
它的工作原理是利用激光束在空气中传播的速度非常快（约为光速的299,792,458米/秒），并且是匀速传播的特点进行测量。
在激光束发射器和接收器之间设置一个距离测量区域，当激光束射向目标时，经过一定的时间后，反射回来的激光束会被接收器接收到。
通过记录激光束发射与接收的时间差，并结合光速的知识，就能计算出目标与传感器之间的距离。
对于激光测距传感器而言，光源的选择非常重要。
一般来说，激光器是最理想的光源，因为激光具有方向性、像彩虹一样的光谱分布和很小的发散角等特点。
激光束发射器通过脉冲激光器发出短脉冲，该脉冲通常是几十皮秒至数百皮秒，因此能够提供足够的光功率以确保光束强度的一致性，并且提供足够的时间差以计算目标与传感器之间的距离。
在激光束发射器和接收器之间设置一个距离测量区域。
该区域通常是直线或矩形形状，激光束发射器将脉冲激光束通过透镜发送到距离测量区域，激光束被目标反射后返回到接收器，接收器通过接收到的激光发射时间和接收时间之差计算出目标与传感器之间的距离。
在实际应用中，为了减少误差影响测量结果的精度，需要消除光束的扩散和气体的散射。
可以通过使用各种方法来消除这些误差，例如使用半导体激光器，减少发散角度，使用光纤传输激光信号等。
激光测距传感器的应用广泛，例如机器人导航、距离测量、图像处理等领域。
它的优点是测量距离精度高、反应速度快、应用领域广泛。
随着技术的发展，激光测距传感器的测量精度还将进一步提高。
1.高精度测量激光测距传感器可以实现亚毫米级别的测量精度，尤其是在近距离测量时，精度更高。
对于要求高精度测量的应用场合，激光测距传感器是非常合适的选择。
2.反应速度快激光测距传感器的反应速度非常快，能够在数毫秒或更短时间内完成一次测量。
这对于需要高速检测的应用非常适用，例如机器人的导航。
3.可靠性高激光测距传感器具有很高的可靠性。
激光测距传感器工作原理脉冲和相位的区别
激光测距传感器工作原理脉冲和相位的区别
脉冲和相位法测距的区别是什么？
脉冲式激光测距传感器通过发送一束激光脉冲到目标物体，然后测量脉冲往返所需的时间来计算距离。
激光脉冲在发射后经过目标物体反射，返回传感器。
传感器根据脉冲往返的时间计算出目标物体的距离。
脉冲式激光测距传感器适用于长距离测量，其精度受限于脉冲持续时间和计时器的精度。
主要用于机载激光雷达、测距望远镜等远距离测场景。
相位式激光测距传感器通过发送连续激光束，并比较发射和接收激光束的相位差来计算距离。
相位式激光测距传感器在测量过程中，通过调整发射激光的频率或相位，并与接收到的反射激光进行相位比较，从而计算出目标物体的距离。
相位式激光测距传感器适用于中短距离测量，具有较高的精度。
主要用在工业自动化、机器人导航等精度要求高的场景。
在实际应用中，可以根据需求选择适合的激光测距传感器。
激光测距传感器工作原理
激光测距传感器工作原理激光测距传感器是一种常用于测量物体距离的设备。
它利用激光束发射和接收的时间差来计算物体与传感器之间的距离。
本文将介绍激光测距传感器的工作原理及其应用。
1. 原理概述激光测距传感器基于飞行时间原理工作。
它发射一束脉冲激光束到物体上，并测量激光从传感器到物体的时间。
通过计算光速以及激光发射和接收的时间差，传感器可以准确地计算出物体与传感器之间的距离。
2. 发射和接收激光束在激光测距传感器中，激光器负责发射激光束，而接收器则用于接收从物体反射回来的激光束。
激光器通常是半导体激光器，使用红外激光。
反射激光经过光学透镜聚焦到接收器上，接收器将接收到的激光转换为电信号。
3. 计算测距在激光测距传感器中，测距过程可以分为几个步骤：•发射激光脉冲：激光测距器发射一个短脉冲的激光束。
•接收激光脉冲：传感器接收从物体反射回来的激光脉冲。
•计算时间差：传感器测量激光发射和接收的时间差。
这个时间差被称为飞行时间。
•计算距离：使用光速和飞行时间计算出物体与传感器之间的距离。
由于光速是已知的，因此计算出的距离就是非常准确的。
激光测距传感器可以在毫秒级的时间内完成一次测距操作。
4. 精度和范围激光测距传感器的精度和测量范围是两个重要的参数。
精度指的是传感器测量距离的准确程度。
通常以毫米为单位，精度越高，测量结果越准确。
测量范围是指传感器可以测量的最大物体距离。
不同型号的传感器具有不同的测量范围，通常在几米到几十米之间。
5. 应用激光测距传感器在工业和消费电子领域有着广泛的应用。
一些常见的应用包括：•工业自动化：激光测距传感器被广泛用于机器人导航、自动化仓储和物流系统中的精确定位和避障。
•距离测量：激光测距传感器可用于测量建筑物的高度、距离和位置，还可用于测量地质和测绘应用中的地形变化。
•安全监控：激光测距传感器可用于安防系统中的人体检测、入侵报警和跟踪设备。
6. 总结激光测距传感器利用激光束的发射和接收时间差来计算物体与传感器之间的距离。
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测距传感器主流之激光测距传感器工作原理激光传感器工作时,先由激光二极管对准目标发射激光脉冲.经目标反射后激光向各方向散射.部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上.雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器,因此它能检测极其微弱的光信号.记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离．激光传感器必须极其精确地测定传输时间,因为光速太快.激光测距传感器与超声波测距传感器之性能对比激光测距传感器原理及应用一、激光距离传感器的发展激光在检测领域中的应用十分广泛,技术含量十分丰富,对社会生产和生活的影响也十分明显.激光测距是激光最早的应用之一.这是由于激光具有方向性强、亮度高、单色性好等许多优点．1９６5年前苏联利用激光测地球和月球之间距离（3844０1km)误差只有250ｍ.１969年美国人登月后置反射镜于月面，也用激光测量地月之距，误差只有１５cm.利用激光传输时间来测量距离的基本原理是通过测量激光往返目标所需时间来确定目标距离.即: .激光测距虽然原理简单、结构简单,但以前主要用于军事和科学研究方面,在工业自动化方面却很少见.因为激光测距传感器售价太高,一般在几千美元．实际上,所有工业用户都在寻找一种能在较远距离实现精密距离检测的传感器.因为许多情况下近距离安装传感器会受物理位置及生产环境的限制,如今的激光测距传感器将为这类场合的工程师排忧解难．二、工作原理激光传感器工作时,先由激光二极管对准目标发射激光脉冲.经目标反射后激光向各方向散射.部分散射光返回到传感器接收器,被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上.雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器,因此它能检测极其微弱的光信号．记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间,即可测定目标距离.激光传感器必须极其精确地测定传输时间,因为光速太快.例如,光速约为3１０8m/s,要想使分辨率达到1mm,则测距传感器的电子电路必须能分辨出以下极短的时间:0.001ｍ(3108ｍ／s）＝3ps要分辨出3ｐs的时间，这是对电子技术提出的过高要求,实现起来造价太高.但是如今廉价的激光传感器巧妙地避开了这一障碍，利用一种简单的统计学原理,即平均法则实现了1mｍ的分辨率,并且能保证响应速度．三、解决其它技术无法解决的问题激光距离传感器可用于其它技术无法应用的场合.例如,当目标很近时,计算来自目标反射光的普通光电传感器也能完成大量的精密位置检测任务.但是,当目标距离较远内或目标颜色变化时,普通光电传感器就难以应付了.虽然先进的背景噪声抑制传感器和三角测量传感器在目标颜色变化的情况下能较好地工作,但是,在目标角度不固定或目标太亮时，其性能的可预测性变差.此外,三角测量传感器一般量程只限于0.5m以内．超声波传感器虽然也经常用于检测距离较远的物体,而且由于它不是光学装置，所以不受颜色变化的影响.但是，超声波传感器是依据声速测量距离的,因此存在一些固有的缺点，不能用于以下场合.①待测目标与传感器的换能器不相垂直的场合．因为超声波检测的目标必须处于与传感器垂直方位偏角不大于10°角以内.②需要光束直径很小的场合．因为一般超声波束在离开传感器2m远时直径为0．7６cｍ.③需要可见光斑进行位置校准的场合.④多风的场合．⑤真空场合.⑥温度梯度较大的场合.因为这种情况下会造成声速的变化．⑦需要快速响应的场合.而激光距离传感器能解决上述所有场合的检测．四、在自动化领域的广泛用途如今,自动检测和控制的方法中,除了超声波传感器和普通光电传感器外，又增加了一个能解决长距离测量和检验的新方法-激光距离传感器．它为各种不同场合提供了应用的灵活性,这些场合可包括如下:①设备定位．②测量料包的料位.③测量传送带上的物体距离和物体高度.④测量原木直径.⑤保护高架起重机免于碰撞.⑥无误差检查场合.五、几个应用实例1、测量传送带上箱子的宽度使用两个激光传感器,在传送带的两侧面对面安装.因为尺寸变化的箱子落到传送带上的位置是不固定的,这样,每个传感器都测量出自己与箱子的距离，设一个距离为Ｌ1，另一个为L2.此信息送给ＰLC,ＰLC将两个传感器间总的距离减去L1和L2,从而可计算出箱子的宽度W.2、保护液压成型冲模机械手把一根预成型的管材放进液压成型机的下部冲模中,操作者必须保证每次放的位置准确．在上部冲模落下之前,一个发散型传感器测量出距离管子临界段的距离，这样可保证冲模闭合前处于正确位置.3、二轴起重机定位用两个反射型传感器面对反射器安装,反射器安装在桥式起重机的两个移动单元上．一个单元前后运动,另一个左右运动.当起重机驱动板架辊时,两个传感器监测各自到反射器的距离，通过PLC能连续跟踪起重机的精确位置．有了这种新式廉价激光测距传感器,反射性或多颜色的目标长距离位置检测即使在检测角度变化的情况下也没问题了基于DＳP的多超声测距传感器数据采集处理系统移动机器人要实现在未知和不确定环境下运行,必须具备自动导航和避障功能．在移动机器人的导航系统中,传感器起着举足轻重的作用.视觉、激光、红外、超声传感器[1］等都在实际系统中得到了广泛的应用．其中,超声波传感器以其信息处理简单、速度快和价格低,被广泛用作移动机器人的测距传感器,以实现避障、定位、环境建模和导航等功能.传统的轮式移动机器人超声数据采集系统大多采用单片机作为微处理器,以此来测量移动机器人到障碍物的距离，并将距离通过串口传输到上位机.采用这种设计,系统制作简单、成本低.但是,对于多超声传感器测距系统,如果仍采用单片机来完成测距任务,由于系统中超声传感器数量较多,为保证系统的实时性,就需要多个单片机才能完成数据采集，这使得采集系统不可避免地存在设计复杂和一些算法难以实现等缺陷.随着微电子工艺的发展,数字信号处理器（DSP)的应用领域已从通信行业拓展到工业控制领域.ＴＩ公司推出的ＴMＳ3２0ＬＦ２407A是专门针对控制领域应用的ＤSP,它具有高速信号处理和数字控制功能所必需的体系结构，其指令执行速度高达40MＩPＳ，且大部分的指令都可以在一个25ｎs的单周期内执行完毕.另外,它还具有非常强大的片内Ｉ／0端口和其它外围设备,可以简化外围电路设计,降低系统成本.正是基于这种思想，中国科学院自动化研究所在国家"86３＂计划的支持下，利用多DSP和嵌入式PCI04自行设计和研制了轮式移动机器人CASIA－I.本文着重介绍其超声数据采集系统，同时对通过CAN总线完成的超声数据与上位机通讯的原理和设计过程进行分析说明,并给出实验结果.1超声测距原理超声测距的原理较简单,一般采用渡越时间法,即：D＝cｔ/2 (1)其中Ｄ为移动机器人与被测障碍物之间的距离,ｃ为声波在介质中的传输速率.声波在空气中传输速率为:其中,T为绝对温度,c．=331．4ｍ/ｓ.在不要求测距精度很高的情况下,一般可以认为c为常数.渡越时间法主要是测量超声发射到超声返回的时间间隔ｔ，即"渡越时间"，然后根据式(1)计算距离．2系统硬件设计在距地面高度为45ｃm、相隔为22.5°的同一环上均匀分布着16个Polaroｉd生产的超声传感器,其编号为１#～16#(逆时针安排），超声传感器波束角为30°,超声传感器的最小作用距离为0．4５ｍ.超声数据采集板主要有两大模块:一是16路超声传感器的超声波发射和回波的接收模块，二是与上位机(机器人中央控制器)的CAN总线通讯模块.其硬件结构见图１.TＭS３20LF240７A向Ｉ/0端口发出控制信号,启动内部定时器进行计时.此控制信号经功率放大后作为超声传感驱动电路的启动信号(1NIＴ),超声传感器产生的、遇到障碍物时返回的高频振荡信号经放大(为弥补传播过程中信号的衰减)使超声传感驱动电路的EＣHO端产生高电平脉冲.ECHO电平变化经过门电路后引起ＴMS320ＬF２407Ａ外部中断,在中断程序内获取定时器的计数值,根据式(1）计算距离;否则,认为传感器前方探测范围内无障碍物．因为超声传感器之间的安装位置相差２2．5°,而超声传感器的波束角为３０°，如果超声波同时发射,必然会有干扰．如果采用轮循方式,即一个接一个地发射超声波,虽然可以消除串扰回波的影响，但是1６个超声传感器轮循一次周期较长,降低了采集频率．为了在不降低采集频率的同时消除超声的相互干扰,本系统将16个超声传感器分成Ａ(1＃、3#、５#、7#、9＃、11＃、１3#、１5#)和Ｂ（2#、４#、６#、8#、１0#、12#、１4#、１6#)两组,因为同一组内的两个超声传感器安装位置相差45°,通过计算可以知道,这种情况下超声传感器同时工作不会产生干扰,因而每一组里的超声传感器同时工作,组与组之间则采用轮循方式工作.这样既可以达到很高的采集频率，同时也满足了系统的实时性要求.每组8个超声传感器的ECHO端分别连接到一门电路，然后通过门电路连接ＤSP 的XINTｌ和XINT2端.XIＮTl/2引脚电平发生跳变时会产生外部中断，通过I/0口可以知道是哪个或哪几个传感器引起中断.ＴMS3２０ＬF24０7A内部集成了CＡN控制器,通过它可以方便地构成CAN控制局域网络.TMS3２0ＬＦ2４07A的CＡNＴX和CANRX接口与ＣAＮ收发器SN65HVD２30相连,通过SN65ＨVD230连接ＣAＮ总线．ＳＮ65HVD230是TI公司生产的专门针对24０Ｘ系列DSP内ＣAＮ控制器与物理总线的接口.它的供电电压和ＴMS320ＬF2407A一样,仅为3.3V.由于ＣAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性,最高传输速率可达到1Mbps．超声采集板的数据能够快速、可靠地传给中央控制器．３软件设计系统软件主要由两部分构成,即超声数据采集与处理模块、CAN总线通讯模块.3.1多路超声传感器数据采集模块超声传感器被分为两组,两组循环交替工作.软件设计上采用两个定时器依次工作,分别对两组传感器进行计时.选择定时器的周期比超声传感器探测最大距离所需的渡越时间稍长.在每个定时器周期开始时,触发一组超声传感器同时开始工作.在定时器周期内,每个回波返回,都会触发一次外部中断(XＩNTl或ＸＩNＴ2中断),在外部中断处理程序内,将超声波返回时间进行纪录,并将相应的超声传感器关闭．外部中断处理程序非常简短,本系统只用了不到20条指令，并且TMＳ3２0ＬF2４０７A指令执行速度很快,因而即使因进入外部中断处理程序而延误了对后来回波的处理,但这种延误的时间根据计算不大于0.5μｓ,由此引入的距离误差根据(１）式计算小于83.5×１０-6m．可见误差非常小,可以忽略不计.当定时器中断时,对于距离大于最大超声探测范围的,没有相应的时间记录,给它们加上超出测距范围的标志.其它的时间数据都有记录,根据（1)式计算距离,然后启动下一个定时器工作,并触发下一组超声传感器．本文的超声传感器的最大探测距离为3．5m，因而超声波探测的最长时间为20．58ｍｓ.所以每个定时器的周期选为20.6mｓ.图２只画出了一组超声传感器的处理框图，另一组与此相同，不再赘述.由于受环境温度、湿度的影响,超声传感器的测量值与实际值总有一些误差，表1列出了本超声测距系统测量值与对应的实际值．采用最小二乘法[8]对表１的数据进行拟合，结果为:ｙ=Ｏ.9９86x+0.２111式中，x为测量值，y为实际值.3.2基于ＣAN总线的数据通信超声数据采集板发送测距数据以中断的方式完成.ＴMS３20LF２４07A有专门的maｉlｂox中断,用于响应发送／接收中断.每个超声传感器的测距值在DSP内用两个字节存储,而ＣAN总线传输标准要求每个数据帧最多只能传输8个字节的数据.本系统共有1６个超声传感器,共有32个字节存储所有测距值.CAN总线传输所有测距值需要4个数据帧才能传送完.本系统的通讯过程为：中央控制器发送远程请求,超声数据采集板进入接收中断,在中断服务程序内,采用查询方式发送4帧数据,每帧数据包含4个超声传感器的测距值.本系统采用的波特率是50０ｋbps.TＭS３20LF24０7A用ｍailｂox０接收中央控制器的远程请求帧，用mailbox2发送测距数据值．图3是超声数据采集板的发送数据中断服务程序框图.其中,TＡ2是对应mａｉｌbｏx２发送数据帧完成的标志位,RMＰ0是对应maｉｌbox0接收数据帧的标志位.关于ＴMS３2０LF24０7Ａ的CＡN模块的具体说明,在此不作具体介绍.中央控制器接收子程序由ＶC＋+编写.当机器人需要新的测距值时,即调用此子程序.程序框图见图4．接收程序收到一帧数据后，判断数据是否有错，若有错，则向采集板发送命令,要求重发此帧数据;若正确，发送确认命令,要求采集板发送下一组数据,直到所有的超声测距数据都接收完.本文介绍的超声数据采集系统采用TMS32０LF2407A为核心处理器，可以达到很高的采集速率和精度.通过CAN总线通讯，可以将测距值以很高的波特率可靠地发送给机器人中央控制器.此系统已经在自行设计的智能移动机器人ＣASIA－I上得到了实际应用.实验验证了硬件系统的可靠性和算法的有效性.传输时间激光测距传感器一、传输时间激光距离传感器的发展激光在检测领域中的应用十分广泛,技术含量十分丰富,对社会生产和生活的影响也十分明显.激光测距是激光最早的应用之一.这是由于激光具有方向性强、亮度高、单色性好等许多优点.1965年前苏联利用激光测地球和月球之间距离(38０′1０3ｋｍ)误差只有2５0m.196９年美国人登月后置反射镜于月面,也用激光测量地月之距，误差只有15cm.利用激光传输时间来测量距离的基本原理是通过测量激光往返目标所需时间来确定目标距离．传输时间激光测距虽然原理简单、结构简单,但以前主要用于军事和科学研究方面，在工业自动化方面却很少见.由于激光测距传感器售价太高,一般在几千美元，高昂的价格一直是阻碍其广泛应用的主要原因．然而最近,激光测距传感器由于技术上取得了重大进展,使其价格已降到几百美元，从而使它今后有可能成为许多长距离检测场合最经济有效的检测手段.造成这样大幅度降价的主要原因是最近两种消费产品的急剧增长.其一是蜂窝电话.蜂；移动通信自70年代出现以来,发展异常迅速,用户几乎年年翻番，尤其是近年来发展更为惊人.蜂窝电话的发展促使电信工业提供出性能极佳的低噪声放大器.这种放大器的核心部件就是传输时间计时器.其二是ＤVＤ播放机.DＶD播放机的发展推动了低成本可见光二极管激光器的发展.这种二极管激光器发出的激光具有更好的聚焦特性,能实现超高密度数字存储.与仅仅几年前为ＣD机研制的红外激光二极管相比,其聚焦特性要好许多倍.正是这些新器件的出现再加上表面安装电路板技术和清洁廉价的电源等,才使传输时间激光距离传感器的发展跃上新台阶．实际上，所有工业用户都在寻找一种能在较远距离实现精密距离检测的传感器.因为许多情况下近距离安装传感器会受物理位置及生产环境的限制,如今的传输时间激光测距传感器将为这类场合的工程师排忧解难．二、工作原理传输时间激光传感器工作时,先由激光二极管对准目标发射激光脉冲．经目标反射后激光向各方向散射.部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上.雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器,因此它能检测极其微弱的光信号.记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间,即可测定目标距离．传输时间激光传感器必须极其精确地测定传输时间，因为光速太快.例如,光速约为31０8ｍ/s,要想使分辨率达到1ｍm,则传输时间测距传感器的电子电路必须能分辨出以下极短的时间:０.00１m?(3１０8m/s)=3ps要分辨出３ps的时间,这是对电子技术提出的过高要求,实现起来造价太高.但是如今廉价的传输时间激光传感器巧妙地避开了这一障碍,利用一种简单的统计学原理,即平均法则实现了1mm的分辨率,并且能保证响应速度.三、解决其它技术无法解决的问题传输时间激光距离传感器可用于其它技术无法应用的场合.例如,当目标很近时,计算来自目标反射光的普通光电传感器也能完成大量的精密位置检测任务.但是,当目标距离较远内或目标颜色变化时,普通光电传感器就难以应付了．虽然先进的背景噪声抑制传感器和三角测量传感器在目标颜色变化的情况下能较好地工作,但是,在目标角度不固定或目标太亮时，其性能的可预测性变差．此外,三角测量传感器一般量程只限于０.5m以内.超声波传感器虽然也经常用于检测距离较远的物体,而且由于它不是光学装置，所以不受颜色变化的影响.但是，超声波传感器是依据声速测量距离的，因此存在一些固有的缺点,不能用于以下场合.①待测目标与传感器的换能器不相垂直的场合．因为超声波检测的目标必须处于与传感器垂直方位偏角不大于10°角以内.②需要光束直径很小的场合.因为一般超声波束在离开传感器2ｍ远时直径为0.76cm.③需要可见光斑进行位置校准的场合.④多风的场合.⑤真空场合．⑥温度梯度较大的场合.因为这种情况下会造成声速的变化.⑦需要快速响应的场合．而激光距离传感器能解决上述所有场合的检测.四、在自动化领域的广泛用途如今，自动检测和控制的方法中,除了超声波传感器和普通光电传感器外,又增加了一个能解决长距离测量和检验的新方法-传输时间激光距离传感器.它为各种不同场合提供了应用的灵活性,这些场合可包括如下:①设备定位.②测量料包的料位.③测量传送带上的物体距离和物体高度.④测量原木直径.⑤保护高架起重机免于碰撞.⑥无误差检查场合.五、几个应用实例１、测量传送带上箱子的宽度使用两个发散型传输时间激光传感器，在传送带的两侧面对面安装．因为尺寸变化的箱子落到传送带上的位置是不固定的,这样，每个传感器都测量出自己与箱子的距离,设一个距离为Ｌ1，另一个为L2．此信息送给PLＣ,PLC将两个传感器间总的距离减去L1和Ｌ2,从而可计算出箱子的宽度W.2、保护液压成型冲模机械手把一根预成型的管材放进液压成型机的下部冲模中,操作者必须保证每次放的位置准确.在上部冲模落下之前,一个发散型传感器测量出距离管子临界段的距离,这样可保证冲模闭合前处于正确位置．3、二轴起重机定位用两个反射型传感器面对反射器安装,反射器安装在桥式起重机的两个移动单元上.一个单元前后运动,另一个左右运动.当起重机驱动板架辊时,两个传感器监测各自到反射器的距离,通过ＰＬC能连续跟踪起重机的精确位置．有了这种新式廉价传输时间激光测距传感器，反射性或多颜色的目标长距离位置检测即使在检测角度变化的情况下也没问题了.。