一种现场总线多传感器融合装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于现场总线的多传感器融合装置。该装置以处理单元为核心，包括与之相连的模拟信号采集单元，声纳信号采集单元，参数存储单元，标准数字通信接口单元和现场总线通信单元，处理单元通过模拟信号采集单元，声纳信号采集单元，标准数字通信接口单元采集外部各种传感器信号，通过现场总线通信单元与外部装置通信，参数存储单元完成装置内参数保存。本发明专利技术实现了基于现场总线通信的多传感器融合，设计合理标准接口资源丰富，可以扩展方便，成本低，易于在智能型家用服务机器人上应用。

Field bus multi sensor fusion device

The invention discloses a multi-sensor fusion device based on field bus. The device is used as the core processing unit, including analog signal acquisition unit is connected with the sonar, signal acquisition unit, parameter storage unit, a standard digital communication interface unit and field bus communication unit, processing unit through the analog signal acquisition unit, sonar signal acquisition unit, a standard digital communication interface unit collects various external sensor signals through communication field bus communication unit and an external device, parameter storage unit to complete device parameter preservation. The invention realizes the fusion of multi sensors based on field bus communication, has reasonable design, high standard interface resources, and is easy to expand and has low cost, and is easy to be applied on an intelligent home service robot.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及家用服务机器人多传感器装置，具体地说为一种在智能型 家用服务机器人系统上使用的、用于采集多个传感器的信号、并将信号处 理后通过现场总线通信的现场总线多传感器融合装置。
技术介绍
在智能型家用机器人系统中需要通过多个传感器来完成对周围环境信 号的釆集，现有的传感器信号釆集装置多釆用并行结构通信或釆用多种传 感器信号采集装置扩展的方式，这样即不方便机器人内部的连线，又不具 备很好的抗干扰性能，同时采用多个信号采集装置又增加了系统成本和各 装置之间协调的难度。
技术实现思路
为了克服上述不足，本专利技术的目的是提供一种现场总线多传感器融合 装置，它采用串行总线新结构，包含丰富的传感器标准接口资源，具有原 有结构的全部功能，并具有布线简单，抗干扰能力强等特点，釆用单个处 理器完成系统内传感器信号的融合处理，成本低，易于扩展和在智能型家 用机器人上应用。为了实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所釆用的技术方案为基于 现场总线的串行总线结构，包括处理单元，模拟信号釆集单元，声纳信 号采集单元，参数存储单元，标准数字通信接口单元和现场总线通信单元六部分；模拟信号采集单元、声纳信号釆集单元和标准数字通信接口单元 将得到的传感器信号传送至处理单元，处理单元将得到的数据处理后通过 现场总线通信单元完成与外部装置通信，同时参数存储单元可将装置所需 要的数据进行保存；具体所述处理单元，接收模拟信号釆集单元，声纳信号釆集单元，标准数 字接口单元和现场总线通信单元的信号，将信号处理后通过串行数据线送 至现场总线通信单元，并可通过控制信号访问参数存储单元，实现参数的 读取和存储；所述模拟信号采集单元，通过模拟信号输入接口接收外部传感器的模拟 信号，由单元内的运算放大器信号处理后，通过模拟信号线送至处理单元；所述声纳信号采集单元，通过声纳传感器接口读取外部器返回信号， 返回的信号通过单元内的光电隔离器送至处理单元，同时处理单元控制外 部传感器的信号经过逻辑译码器译码后由光电隔离器送至声纳传感器接口 控制外部传感器协调工作；所述参数存储单元，处理单元通过控制信号访问参数存储单元，可将 装置内部当前的状态及所需要的参数进行保存，在装置掉电后所保存的数 据不会丢失；所述标准数字通信接口单元，包括2个可独立控制的RS232接口， 2 个PC总线接口。处理单元通过串行数据与串口控制器相连，串口控制器通 过串行信号及RS232接口同外部装置通信。处理单元通过串行数据PC总 线接口相连，I2C总线接口通过串行总线与外部装置通信；所述现场总线通信单元，通过串行信号与处理单元通信，将处理器串 行信号转换为符合现场总线标准的信号送至单元内的第三光电隔离器，信 号经第三光电隔离器后由现场总线接口控制器将现场总线信号转换为适合 传输的电平，实现与外部装置之间通信。本专利技术具有如下有益效果1. 本专利技术通过串行的布线方式，简化了原来并行布线的复杂度，特别 是可适用于一些有特殊要求的场合的电控部分设计结构。2. 本专利技术采用单独处理器完成多个传感器信号的采集和融合工作，即 不需要多处理器之间通信又降低成本。3. 由于本专利技术包含丰富的标准接口资源，可以方便的通过串行现场总 线进行扩展，在不同的应用场合可以通过软件调整进行灵活组合，同时不 需要进行硬件修改，减少了开发周期。附图说明图l为总体结构图。图2为处理单元原理图。图3为模拟信号采集单元原理图。图4为声纳信号采集单元原理图。图5为参数存储单元原理图。图6为标准数字通信接口单元原理图。图7为现场总线通信单元原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图1 7所示，本专利技术包括处理单元，模拟信号釆集单元，声纳信号 采集单元，参数存储单元，标准数字通信接口单元和现场总线通信单元六部 分，由处理单元通过控制信号访问模拟信号采集单元、声纳信号釆集单元和 标准数字通信接口单元，用于采集外部传感器信号，处理单元将信号处理后 通过串行信号访问现场总线通信单元与外部装置进行通信，同时由处理单元 通过控制信号与参数存储单元通信实现系统内部参数存储和读取。所述处理单元，接收模拟信号采集单元，声纳信号釆集单元，标准数 字接口单元和现场总线通信单元的信号，将信号处理后通过串行数据线送至现场总线通信单元，并可通过控制信号访问需参数存储单元，实现参数的读取和存储。具体包括单片机Dl,所述单片机D1通过控制信号、串行信号、模拟信号线与 声纳信号采集单元的逻辑译码器D2、第一 二光电隔离器D7 D8、模拟信 号采集单元的第一 三运算放大器D3 D5、参数存储单元的参数存储器 D21、现场总线通信单元的现场总线控制器D17、标准数字通信接口单元的 串口控制器D6、第一 二 I2C接口 D30 D31相连；所述模拟信号采集单元，通过模拟量输入接口接收外部传感器信号， 信号经运算放大处理后通过模拟信号线送至处理单元。具体包括第一 三运算放大器D3 D5，所述第一运算放大器D3接收电压基准器 D22及第一模拟量输入接口 D23的模拟信号，第二 三运算放大器D2 D5 接收第二 五模拟量输入接口 D24 D27的模拟信号，分别将信号处理后通 过模拟信号线与处理单元的单片机D1相连；电压基准器D22，所述电压基准器D22产生供AD转换工作的基准电 压源，与第一运算放大器D3相连；第一 五模拟量输入接口 D23 D27,所述第一 五模拟量输入接口 D23 D27接收外部传感器信号，将信号输入至第一~三运算放大器D3 D5;所述声纳信号采集单元，接收处理单元的信号，经过逻辑译码后依次 通过第一 二光电隔离器D7 D8和第一~八声纳传感器接口 D9-D16传送控 制信号给外部传感器，同时外部传感器返回信号经光电隔离器送至处理单 元。具体是逻辑译码器D2，所述逻辑译码器D2接收处理单元的单片机Dl的控 制信号，将信号译码处理后送至第一 二光电隔离器D7 D8;第一 二光电隔离器D7 D8，所述第一 二光电隔离器D7 D8接收逻辑 译码器D2的控制信号，将信号送至第一 八声纳传感器接口 D9 D16,同 时接收第一 八声纳传感器接口 D9 D16输入的信号，将信号送至处理单元 的单片机D1;第一 八声纳传感器接口 ，所述第一 八声纳传感器接口通过控制信号 与第一 二光电隔离器D7 D8相连，通过控制信号和传感器返回信号与外 部传感器相连；所述参数存储单元，通过控制信号与处理单元相连，可将装置内部当 前的状态及所需要的参数进行保存，在装置掉电后所保存的数据不会丢失。 具体是参数存储器D21,所述参数存储器D21通过控制信号与处理单元的单 片机D1相连；所述标准数字通信接口单元，通过串行数据与处理单元相连，将信号 转换后与外部装置通信。具体是串口控制器D6，所述串口控制器D6通过串行数据与处理单元的单片 机Dl相连，将TTL信号转换为RS232电平后与第一~二 RS232接口D28 D29相连；第一 二 RS232接口 D28 D29,所述第一 二 RS232接口 D28 D29与 外部装置通信，通过串行信号与串口控制器D6相连；第一~二 PC接口 D30 D31 ，所述第 一 二 I2C接口 D30 D31通过串行 总线与处理单元的单片机D1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于现场总线的多传感器融合装置，其特征在于包括：为基于现场总线的串行总线结构，具有多种标准接口，包括：处理单元，模拟信号采集单元，声纳信号采集单元，参数存储单元，标准数字通信接口单元和现场总线通信单元六部分；以处理单元为核心，通过模拟信号采集单元，声纳信号采集单元，标准数字通信接口单元采集外部各种传感器信号，通过现场总线通信单元与外部装置通信，参数存储单元完成装置内参数保存；其中：所述处理单元，接收模拟信号采集单元，声纳信号采集单元，标准数字接口单元和现场总线通信单元的信号，将信号处理后通过串行数据线送至现场总线通信单元，并可通过控制信号访问参数存储单元，实现参数的读取和存储；所述模拟信号采集单元，通过模拟信号输入接口接收外部传感器的模拟信号，由单元内的运算放大器信号处理后，通过模拟信号线送至处理单元；所述声纳信号采集单元，通过声纳传感器接口读取外部器返回信号，返回的信号通过单元内的光电隔离器送至处理单元，同时处理单元控制外部传感器的信号经过逻辑译码后由光电隔离器送至声纳传感器接口控制外部传感器协调工作；所述参数存储单元，处理单元通过控制信号访问参数存储单元，可将装置内部当前的状态及所需要的参数进行保存，在装置掉电后所保存的数据不会丢失；所述标准数字通信接口单元，包括２个可独立控制的ＲＳ２３２接口，２个Ｉ↑［２］Ｃ总线接口。处理单元通过串行数据与串口控制器相连，串口控制器通过串行信号及ＲＳ２３２接口同外部装置通信。处理单元通过串行数据Ｉ↑［２］Ｃ总线接口相连，Ｉ↑［２］Ｃ总线接口通过串行总线与外部装置通信；所述现场总线通信单元，通过串行信号与处理单元通信，将处理器串行信号转换为符合现场总线标准的信号送至单元内的第三光电隔离器，信号经第三光电隔离器后由现场总线接口控制器将现场总线信号转换为适合传输的电平，实现与外部装置之间通信。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苗广田，杜鹏，徐方，贾凯，郑春晖，陈为廉，
申请(专利权)人：沈阳新松机器人自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]