一种基于超声波测距的钢箱梁内巡检无人机避障定位装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及钢箱梁巡检辅助装置技术领域，公开了一种基于超声波测距的钢箱梁内巡检无人机避障定位装置。包括主控模块和若干与主控模块连接的超声波测距模块；主控模块包括主控芯片及与主控芯片相连接的复位电路、晶振电路、电源调理电路、通信模块以及AD采样电路；超声波测距模块包括主控芯片的分别连接的检波电路和AD采样电路，检波电路通过放大电路连接超声波接收器，AD采样电路的另一端连接温度探头，主控芯片的输出端连接放大电路，放大电路连接超声波发射器。本实用新型专利技术通过设在无人机上的主控模块装置及6个方向的超声波测距模块，可以获得无人机在钢箱梁内精确的空间位置，从而在精确的目标悬停点进行故障检测及实现无人机的有效避障。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声波测距的钢箱梁内巡检无人机避障定位装置
本技术涉及钢箱梁巡检辅助装置
，具体为一种基于超声波测距的钢箱梁内巡检无人机避障定位装置。
技术介绍
目前，对桥梁钢箱梁内故障检测基本多依靠人工方式，而人工方式的巡检，由于人员数量，素质的因素，巡检周期长，识别较为主观，识别精度无法保证。随着桥梁的增多，对于自动巡检的需求越来越迫切。无人机巡检作为一种高效的巡检方式已经用于实际工程故障检测领域，然而在应用过程中，无人机不能够精确的避障，会出现与钢箱梁碰撞情况，导致无人机损坏，造成损失较大，且检测结果不准确。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的问题，本技术提供了一种基于超声波测距的钢箱梁内巡检无人机避障定位装置。具体技术方案如下：一种基于超声波测距的钢箱梁内巡检无人机避障定位装置，包括主控模块和若干与主控模块连接的超声波测距模块；主控模块包括主控芯片及与主控芯片相连接的复位电路、晶振电路、电源调理电路、通信模块以及AD采样电路；超声波测距模块包括主控芯片的输入端分别连接的检波电路和AD采样电路，所述检波电路通过放大电路连接超声波接收器，所述AD采样电路的另一端连接温度探头，所述主控芯片的输出端连接放大电路，放大电路连接超声波发射器。优选的，所述超声波测距模块数量为6个，分别安装于无人机前、后、左、右、上、下6个位置。优选的，所述复位电路包括看门狗芯片，与看门狗芯片连接的看门狗使能、复位按键和外部阻容电路。优选的，所述看门狗芯片与一电阻并接后与主控芯片nRST复位管脚连接，在电阻和主控芯片之间并接一电容。优选的，所述AD采样电路包括NTC热敏电阻，与NTC热敏电阻连接的分压电阻，所述NTC热敏电阻和分压电阻通过AD通道连接主控芯片。优选的，所述主控芯片为基于ARM的Cortex-M4单片机stm32f407芯片。本技术的有益效果是：本技术提供的一种基于超声波测距的钢箱梁内巡检无人机避障定位装置，通过设在无人机上的设置主控模块装置及6个方向的超声波测距模块，可以获得无人机在钢箱梁内精确的空间位置，从而在精确的目标悬停点进行故障检测；通过6方向的超声波测距模块获得无人机在钢箱梁6个方向障碍物的距离，实现无人机的有效避障。附图说明下面结合附图对本技术作进一步的说明。图1为本技术中主控模块与超声波测距模块位置示意图；图2为本技术中主控模块的逻辑框图；图3为本技术中超声波测距模块的逻辑框图；图4为本技术中超声波测距模块的电路原理图；图5为本技术中复位电路的逻辑框图；图6为本技术中复位电路的电路原理图；图7为本技术中AD采样电路的逻辑框图；图8为本技术中AD采样电路的电路原理图。具体实施方式为使本领域技术人员能够更好的理解本技术，下面将结合附图对本技术技术方案做进一步的说明。实施例1参照图1至图2所示，本实施例为一种基于超声波测距的钢箱梁内巡检无人机避障定位装置，包括主控模块和若干与主控模块连接的超声波测距模块，其中超声波测距模块数量为6个设置于钢梁箱内，分别安装于无人机前、后、左、右、上、下6个位置。主控模块安装在无人机内部，与无人机的飞控模块相连接，控制无人机的精确位置。主控模块包括主控芯片及与主控芯片相连接的复位电路、晶振电路、电源调理电路、通信模块以及AD采样电路，所述主控芯片为基于ARM的Cortex-M4单片机stm32f407芯片，其中，晶振电路就是产生一种周期性波形的电路。如图3所示，超声波测距模块包括主控芯片的输入端分别连接的检波电路和AD采样电路，所述检波电路通过放大电路连接超声波接收器，所述AD采样电路的另一端连接温度探头，所述主控芯片的输出端连接放大电路，放大电路连接超声波发射器，其中，超声波发射器设置于超声波发射装置中，超声波测距模块的主要功能为实现与障碍物距离的测量。使用时，超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2。本实施案例中，发射点距障碍物的距离b=(v×T)/2×sinβ，其中，V为超声波的速度（经过温度补偿后的速度），T为超声波传播时间。该模块的具体电路原理见图4。复位电路是一种用来使电路恢复到起始状态的电路设备，同时保证在主控芯片异常情况下能主动复位到初始状态，靠外部看门狗电路实现。如图5-6所示，所述复位电路包括看门狗芯片，与看门狗芯片连接的看门狗使能、复位按键和外部阻容电路。所述看门狗芯片与一电阻R41并接后与主控芯片nRST复位管脚连接，在电阻R41和主控芯片之间并接一电容C46，具体电路原理见图6。如图7所示，所述AD采样电路包括NTC热敏电阻，与NTC热敏电阻连接的分压电阻，所述NTC热敏电阻和分压电阻通过AD通道连接主控芯片。AD采样电路的主要功能为实现超声波测距模块温度补偿功能，主要原理是：利用NTC热敏电阻在一定的测量功率下，电阻值随着温度上升而迅速下降，利用这一特性,可将NTC热敏电阻通过测量其电阻值来确定相应的温度，从而达到检测和控制温度的目的。具体电路原理见图8。系统输入一般采用12V锂电池，但是本实施方案stm32f407芯片采用的是3.3V，因此电源调理电路的功能是将锂电池的12V输入电压调理为5V和3.3V的电压，供主控芯片使用，本实施案例中采用标准的DC-DC模块实现该功能。本实施方案，对无人机在钢箱梁内定位，通过6个方向的超声波测距模块获得无人机在钢箱梁内位置，结合具体钢箱梁界面尺寸，综合计算得到无人机在钢箱梁内的空间位置，提供给飞控模块进行控制，飞控模块通过本技术装置提供的无人机位置信息，控制无人机到目标悬停点，进行对钢箱梁内进行精确的巡检。实施例2本装置还可以对无人机在钢箱梁内避障提供支持，通过6个方向的超声波测距模块获得无人机在钢箱梁6个方向障碍物的距离，在无人机需要通过人洞/门洞或者移动时，飞控模块通过本技术装置提供的无人机6方向距离障碍物的距离，实现无人机的避障目的。本技术的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了描述本技术而不是要求本技术必须以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本技术的限制。本技术中的“相连”“连接”应作广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接连接，也可以是通过中间部件间接连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语的具体含义。以上所述为本技术的优选实施方式，具体实施例的说明仅用于更好的理解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超声波测距的钢箱梁内巡检无人机避障定位装置，其特征在于：包括主控模块和若干与主控模块连接的超声波测距模块；主控模块包括主控芯片及与主控芯片相连接的复位电路、晶振电路、电源调理电路、通信模块以及AD采样电路；超声波测距模块包括主控芯片的输入端分别连接的检波电路和AD采样电路，所述检波电路通过放大电路连接超声波接收器，所述AD采样电路的另一端连接温度探头，所述主控芯片的输出端连接放大电路，放大电路连接超声波发射器。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于超声波测距的钢箱梁内巡检无人机避障定位装置，其特征在于：包括主控模块和若干与主控模块连接的超声波测距模块；主控模块包括主控芯片及与主控芯片相连接的复位电路、晶振电路、电源调理电路、通信模块以及AD采样电路；超声波测距模块包括主控芯片的输入端分别连接的检波电路和AD采样电路，所述检波电路通过放大电路连接超声波接收器，所述AD采样电路的另一端连接温度探头，所述主控芯片的输出端连接放大电路，放大电路连接超声波发射器。


2.根据权利要求1所述的一种基于超声波测距的钢箱梁内巡检无人机避障定位装置，其特征在于：所述超声波测距模块数量为6个，分别安装于无人机前、后、左、右、上、下6个位置。


3.根据权利要求1所述的一种基于超声波测距的钢箱梁内巡检无人机避障定位装置，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：于健，华贤林，宋秋英，朱荣章，谯岩，张红，周磊，杨广军，刘乐乐，刘曦，姚光磊，马树良，孙云龙，白秀忠，
申请(专利权)人：齐河城投黄河大桥经营管理有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37