一种水下机器人照明控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种水下机器人照明控制系统，包括环境光感应系统、中心控制器、交流电压过零信号的提取模块、电压过零信号的延时模块、双向可控硅的驱动电路模块，环境光感应系统是以分布在水下机器人周围的多台摄像头组成；中心控制器对环境光感应系统检测出的环境光进行判断，进而输出控制系统调节水下灯的交流电压信号；交流电压过零信号的提取模块用于检测交流电的电压过零点；电压过零信号的延时模块根据电压过零信号，同时结合中心控制器发出的水下灯控制信号做出相应的延时，决定双向可控硅的驱动时间；双向可控硅的驱动电路模块根据双向可控硅的导通时间，实现大功率水下交流卤素灯的亮度调节。本发明专利技术具有通用性、小型化和模块化的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种控制系统，尤其涉及一种水下机器人照明控制系统，属于水下机器人

技术介绍
海洋作为人类生活和发展的巨大空间之一，占据着地球表面积的大部分面积，是各种资源以及能源的聚集地，因此海洋成为了人类最为理想的开发环境。尤其是在21世纪之后，随着人口的快速的增长，生活的质量不断提高，社会的飞跃发展，人类逐渐意识到如果没有新能源和资源的出现，以后的生存都会成为一个很大的难题。于是人类的眼光转向了那个占据着地球表面71％的绿色海洋，在这个巨大的宝库中有着丰富的资源和能源，也是人类当前所需要的，它能完全解决人类当前的资源短缺问题，是人类未来的希望。随着我国提出的“蓝色中国”口号以及经济水平的不断增长，海洋逐渐成为了人们新的关注对象。我国拥有较长的海岸线，分布广泛的港口，这些让海底各种资源的发现、开采、应用等都成为了严重的问题，让大量的海底资源无法开采。当前海洋环境问题的日益显著，海洋安全问题面临极大挑战，我国重要的工业发展基地、大部分的发达城市都坐落在东部的沿海地区，并拥有像核电站、大型港口等重要的基础设施，他们的分布相对集中，而且依托海洋，也因此会遭到各个方面的威胁，海洋的安全就显得尤为重要。除此以外，石油的开采、海上的运输等都需要我们明确海底的情况，然而由于海洋的未知性，人类本身就很难完成这项巨大的工程，所以就需要一种设备帮助我们探测海底的未知世界。由于深海水下机器人一般工作在水下上百米甚至上千米的环境中，可见光就很难达到这一水域，因此深海水下机器人的工作环境一片漆黑，需要大功率的水下灯为其提供光源，保证水下作业任务的实现和目标物体的图像采集。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种水下机器人照明控制系统，能根据水下机器人对环境光的需要进行灯光补偿，能够满足多种类型的水下机器人，具有通用性、小型化和模块化的特点。本专利技术的目的是这样实现的：包括环境光感应系统、中心控制器、交流电压过零信号的提取模块、电压过零信号的延时模块、双向可控硅的驱动电路模块，环境光感应系统是以分布在水下机器人周围的至少五台的摄像头组成，通过摄像头采集的图像判断环境光的强弱并传至中心控制器；中心控制器对环境光感应系统检测出的环境光进行判断，进而输出控制系统调节水下灯的交流电压信号；交流电压过零信号的提取模块用于检测交流电的电压过零点，首先将中心控制器输出的交流电压信号进行整流处理，再对整流后的交流电压提取过零点，并采用光电耦合器来提取同步的电压过零信号；电压过零信号的延时模块根据电压过零信号，同时结合中心控制器发出的水下灯控制信号做出相应的延时，决定双向可控硅的驱动时间；双向可控硅的驱动电路模块根据双向可控硅的导通时间，实现大功率水下交流卤素灯的亮度调节。本专利技术还包括这样一些结构特征：1.所述交流电压过零信号的提取模块包括输入信号(Ui)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、桥式整流二极管、光电耦合器(U1)、第三电阻(R3)，输入信号(Ui)的两端分别连接第一电阻(R1)、第二电阻(R2)，第一电阻(R1)的端部与桥式整流二极管的第二管脚连接，第二电阻(R2)的端部与桥式整流二极管的第三管脚连接，光电耦合器(U1)包括封装在同一管壳里的红外发光二极管和光敏三极管，桥式整流二极管的第一管脚和第四管脚分别与光电耦合器的红外发光二极管的正、负级连接，光电耦合器的光敏三极管的发射级接地、集电极输出电压过零信号，第三电阻(R3)一端与电源(VCC1)连接、另一端与光敏三极管的集电极连接。2.所述电压过零信号的延时模块包括电压过零信号的输入端、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、晶体三级管(Q1)、极性电容(C1)、第七电阻(R7)、运算放大器(U2A)、旁路电容(C2)，电压过零信号的输入端分别连接第四电阻(R4)、第五电阻(R5)，第五电阻(R5)的端部与第六电阻(R6)的一端连接且第五电阻(R5)和第六电阻(R6)与电源(VCC2)连接，第六电阻(R6)的另一端与晶体三级管(Q1)的集电极连接，第四电阻(R4)的端部与晶体三级管(Q1)的基极连接，晶体三级管(Q1)还并联有极性电容(C1)，运算放大器(U2A)的正向输入端与晶体三级管(Q1)的集电极连接，运算放大器(U2A)的负向输入端与第七电阻(R7)的一端连接，第七电阻(R7)的另一端与DA模块连接，旁路电容(C2)设置在运算放大器(U2A)电源电压处，运算放大器(U2A)的输出端输出延时后的脉冲信号。3.所述双向可控硅的驱动电路模块包括延时后的脉冲信号的输入端、第八电阻(R8)、非过零双向可控硅光耦(U3)、双向可控硅(Q2)、第九电阻(R9)、第十电阻(R10)和电容(C3)，第八电阻(R8)的一端与延时后的脉冲信号的输入端连接、另一端与非过零双向可控硅光耦(U3)的管脚1连接，非过零双向可控硅光耦(U3)的管脚2接地，非过零双向可控硅光耦(U3)的管脚4与双向可控硅(Q2)的门级连接，非过零双向可控硅光耦(U3)的管脚6与第九电阻(R9)的一端连接，第九电阻(R9)的另一端与第十电阻(R10)的一端连接，双向可控硅(Q2)的T1级分别与电容(C3)的一端和负载卤素灯的一端连接，双向可控硅(Q2)的T2级分别和第十电阻(R10)的另一端和负载卤素灯的另一端连接，电容(C3)的另一端分别与第九电阻(R9)、第十电阻(R10)连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术能根据水下机器人对环境光的需要进行灯光补偿，能够满足多种类型的水下机器人，实现水下图像清晰采集和处理的要求，具有通用性、小型化和模块化的特点。本专利技术采用模块化设计，功能明确，环境光感应系统是以分布在水下机器人周围的多台摄像头组成的，通过摄像头采集的图像判断环境光的强弱；中心控制器对环境光感应系统检测出的环境光进行判断，进而输出控制系统调节水下灯的信号；交流电压过零信号的提取模块用于检测交流电的电压过零点；电压过零信号的延时模块根据电压过零点信号，同时结合中心控制器发出的水下灯控制信号做出相应的延时，决定双向可控硅的驱动时间；双向可控硅的驱动电路模块根据双向可控硅的导通时间，实现大功率水下交流卤素灯的亮度调节。附图说明图1是本专利技术的结构框图；图2是本专利技术的交流电压过零信号提取模块的电路图；图3是过零提取效果图；图4是本专利技术的电压过零信号的延时模块的电路图；图5是本专利技术的双向可控硅驱动的电路图；图6是本专利技术的工作过程流程图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。实施例一：结合图1，本专利技术是依据模块化思想对灯光控制系统进行设计，整个系统分成以下五个部分：中心控制器、环境光感应系统、交流电压过零信号的提取模块、电压过零信号的延时模块、双向可控硅的驱动电路模块。环境光感应系统是以分布在水下机器人周围的多台摄像头组成的，通过摄像头采集的图像判断环境光的强弱；中心控制器对环境光感应系统检测出的环境光进行判断，进而输出控制系统调节水下灯的信号；交流电压过零信号的提取模块用于检测交流电的电压过零点；电压过零信号的延时模块根据电压过零点信号，同时结合中心控制器发出的水下灯控制信号做出相应的延时，决定双向可控硅的驱动时间；双向可控硅的驱动电路模块根据双向可控硅的导通时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下机器人照明控制系统，其特征在于：包括环境光感应系统、中心控制器、交流电压过零信号的提取模块、电压过零信号的延时模块、双向可控硅的驱动电路模块，环境光感应系统是以分布在水下机器人周围的至少五台的摄像头组成，通过摄像头采集的图像判断环境光的强弱并传至中心控制器；中心控制器对环境光感应系统检测出的环境光进行判断，进而输出控制系统调节水下灯的交流电压信号；交流电压过零信号的提取模块用于检测交流电的电压过零点，首先将中心控制器输出的交流电压信号进行整流处理，再对整流后的交流电压提取过零点，并采用光电耦合器来提取同步的电压过零信号；电压过零信号的延时模块根据电压过零信号，同时结合中心控制器发出的水下灯控制信号做出相应的延时，决定双向可控硅的驱动时间；双向可控硅的驱动电路模块根据双向可控硅的导通时间，实现大功率水下交流卤素灯的亮度调节。

【技术特征摘要】
1.一种水下机器人照明控制系统，其特征在于：包括环境光感应系统、中心控制器、交流电压过零信号的提取模块、电压过零信号的延时模块、双向可控硅的驱动电路模块，环境光感应系统是以分布在水下机器人周围的至少五台的摄像头组成，通过摄像头采集的图像判断环境光的强弱并传至中心控制器；中心控制器对环境光感应系统检测出的环境光进行判断，进而输出控制系统调节水下灯的交流电压信号；交流电压过零信号的提取模块用于检测交流电的电压过零点，首先将中心控制器输出的交流电压信号进行整流处理，再对整流后的交流电压提取过零点，并采用光电耦合器来提取同步的电压过零信号；电压过零信号的延时模块根据电压过零信号，同时结合中心控制器发出的水下灯控制信号做出相应的延时，决定双向可控硅的驱动时间；双向可控硅的驱动电路模块根据双向可控硅的导通时间，实现大功率水下交流卤素灯的亮度调节。2.根据权利要求1所述的一种水下机器人照明控制系统，其特征在于：所述交流电压过零信号的提取模块包括输入信号(Ui)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、桥式整流二极管、光电耦合器(U1)、第三电阻(R3)，输入信号(Ui)的两端分别连接第一电阻(R1)、第二电阻(R2)，第一电阻(R1)的端部与桥式整流二极管的第二管脚连接，第二电阻(R2)的端部与桥式整流二极管的第三管脚连接，光电耦合器(U1)包括封装在同一管壳里的红外发光二极管和光敏三极管，桥式整流二极管的第一管脚和第四管脚分别与光电耦合器的红外发光二极管的正、负级连接，光电耦合器的光敏三极管的发射级接地、集电极输出电压过零信号，第三电阻(R3)一端与电源(VCC1)连接、另一端与光敏三极管的集电极连接。3.根据权利要求2所述的一种水下机器人照明控制系统，其特征在于：所述电压过零信号的延时模块包括电压过零信号的输入端、第四电阻(R4...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏延辉，刘合伟，洪国庆，郭锐，张浩渊，乔金鹤，姚贵鹏，罗珊珊，李宁波，颜益，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23