Giải pháp triển khai đơn giản cho máy đo khoảng cách laser
Phạm vi laser có độ phân giải góc cao và khả năng chống nhiễu mạnh, có thể tránh được hiệu ứng đa đường và các vấn đề nhiễu đối tượng mặt đất do vi sóng gần mặt đất gây ra, đồng thời có ưu điểm là trọng lượng nhẹ, cấu trúc nhỏ gọn, lắp đặt và điều chỉnh thuận tiện . Một trong những nhạc cụ lý tưởng. Sau khi hoàn thành việc xây dựng đường hầm đường sắt, đá xung quanh có xu hướng thay đổi chậm và công cụ tìm phạm vi có thể được sử dụng để đo độ hội tụ của nó.
1.2 Cơ sở dự án/động lực chủ đề
Theo nghiên cứu của chúng tôi, giá của máy đo khoảng cách laser cầm tay thông thường trên thị trường là khoảng 1,000 nhân dân tệ và các giao diện liên lạc khác như cổng nối tiếp là hơn 2,000 nhân dân tệ và các chức năng là duy nhất và giao diện đơn giản. Do đó, chúng tôi sử dụng bộ xử lý AVR128 để xây dựng một loại hệ thống phát hiện phạm vi laser mới, có nhiều lợi thế về chức năng, độ chính xác cao, tự động hóa và giá cả, và được áp dụng để giám sát sự hội tụ đá xung quanh của các đường hầm đường sắt.
2. Phân tích nhu cầu
2.1 Yêu cầu chức năng
Công cụ tìm phạm vi được thiết kế có thể đo sự hội tụ của các đường hầm đường sắt suốt ngày đêm và có thể lưu dữ liệu vào thẻ SD và truyền dữ liệu đó đến trung tâm giám sát.
2.2 Yêu cầu về hiệu suất
Máy đo khoảng cách được thiết kế, góc trên 0.1mm, mô-đun ổn định và đáng tin cậy, v.v.
3. Thiết kế sơ đồ
3.1 Nguyên tắc thực hiện chức năng hệ thống
Tận dụng các đặc điểm của xung laser có thời lượng cực ngắn và công suất tức thời cao, ngay cả khi không có mục tiêu hợp tác, phép đo khoảng cách có thể được thực hiện bằng cách nhận tín hiệu phản xạ khuếch tán của mục tiêu được đo. Nguyên lý của phạm vi laser xung tương tự như phạm vi của radar. Một tia laze xung được sử dụng để truyền một xung laze hoặc chuỗi xung laze đến mục tiêu và bộ đếm đo thời gian khứ hồi của xung laze đến mục tiêu và quay trở lại từ mục tiêu đến máy thu, từ đó tính toán khoảng cách của mục tiêu. Nguyên lý của phạm vi laser xung được thể hiện trong Hình 1 và công thức phạm vi là: d=ct/2. Trong số đó, d là khoảng cách đo, c là tốc độ ánh sáng và t là thời gian khứ hồi của tín hiệu phạm vi.
3.2 Lựa chọn nền tảng phần cứng và phân bổ tài nguyên
Lựa chọn nền tảng phần cứng: AVR XMEGA-A1 Bộ công cụ đánh giá Xplained dựa trên 8-chip ATMEGA128 bit.
Sử dụng tài nguyên trên bo mạch: giao diện SPI, cảm biến nhiệt độ, cảm biến ánh sáng, loa ngôn ngữ, mô-đun cổng nối tiếp.
3.3 Kiến trúc phần mềm hệ thống
Trước tiên, hệ thống thu thập ba thông tin quan trọng: vị trí khoảng cách, nhiệt độ và độ ẩm cũng như cường độ ánh sáng bên ngoài. Tính toán và gửi theo dữ liệu tương ứng để loại bỏ ảnh hưởng của nhiệt độ và cường độ ánh sáng bên ngoài đến vị trí điểm. Khi vị trí khoảng cách vượt quá ngưỡng đã đặt, âm thanh cảnh báo sẽ phát ra từ loa trên bo mạch. Dữ liệu thu thập được truyền đến trung tâm giám sát bằng bộ lưu trữ dữ liệu thẻ SD, màn hình tinh thể lỏng LCD và cổng nối tiếp.
