基于Arduino的狭小空间三维信息测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于信息测量技术领域，具体为基于Arduino的狭小空间三维信息测量装置及方法，包括：感光模块、转动模块、激光测距模块、显示模块及中央控制模块，软件设计及系统仿真，所述软件设计及系统仿真包括激光测距程序、光强测量程序、转动部分程序、中央控制程序及Proteus仿真系统，利用激光测距技术、光电传感技术、转动设备等得出一款测量精度高、适用范围广、经济性强的狭小空间三维信息测量系统，该系统能够实现空间的长度、面积、体积、光强度的实时精准测量，便于推广使用。

【技术实现步骤摘要】
基于Arduino的狭小空间三维信息测量装置及方法
本专利技术涉及信息测量
，具体为基于Arduino的狭小空间三维信息测量装置及方法。
技术介绍
测量技术在工业和生活中都占着举足轻重的地位，随着社会的进步科技的发展，测量方法从最开始的接触式测量，如米尺、卷尺、卡尺等，发展到现在非接触式测量，如超声波测距、红外测距、激光测距等，激光测距因其抗干扰能力强、测量精度高、探测距离远等优点成为当前热门的研究领域。目前市面上使用比较广的手持式激光测距仪由于人为等因素测量误差很大，且测量内容单一，大大限制其使用范围，针对此问题，我们提出了基于Arduino的狭小空间三维信息测量装置。
技术实现思路
(一)专利技术目的为解决
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出基于Arduino的狭小空间三维信息测量装置，具有测量精度高、适用范围广、经济性强的特点。(二)技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于Arduino的狭小空间三维信息测量装置，包括：感光模块，所述感光模块包括LDR传感器和LM393，用于感知周围环境的光强并将光信号转化成电信号；转动模块，所述转动模块包括3个舵机，相互配合，用于驱动整个装置三维转动；激光测距模块，所述激光测距模块由TOF10120测距传感器组成；显示模块，所述显示模块用于对系统信息进行展示；中央控制模块，所述中央控制模块负责对输入指令的判断，并根据判断结果，将指令传达给并各个模块，同时接收各个模块回传的指令，并对此进行整合，最后把待测信息传送给显示模块。优选的，所述舵机通过输出端的电位器检测转动角度，实现角度转动控制，且每个舵机的旋转范围为0°-180°。优选的，所述LDR传感器输出的模拟电压通过LM393后，直接与中央控制模块的AD0端口连接，将模拟信号转成数字信号。优选的，所述中央控制模块以ArduinounoR3作为开发平台，得出ArduinounoR3中央控制程序，完成对全部硬件的控制。优选的，所述显示模块采用LM016L液晶模块，LM016L液晶模块采用HD44780控制器，可实现字符移动及闪烁功能。一种基于Arduino的狭小空间三维信息测量装置测量垂直距离的方法，包括如下步骤：a.把激光测距模块大致对准墙面；b.中央控制模块控制舵机驱动激光测距模块后向左偏转一个小于90°的角度；c.中央控制模块驱动激光测距模块测量目前角度下距墙面的距离l1；d.中央控制模块控制舵机驱动激光测距模块后向右偏转90°，并测量目前角度下距墙面的距离l2；e.用l1、l2和转动角度90°，通过正余弦定理得出距离墙面的水平垂直距离。7.一种基于Arduino的狭小空间三维信息测量装置测量矩形房间面积的方法，包括如下步骤：a.两组舵机配合转动，实现激光测距模块360°范围的测距；b.通过外部指令给舵机设置一个固定转动角度α和转动间隔延迟时间t；c.将该装置放入房间内，舵机每转动α后停止t时间，舵机每转动一次后激光测距模块进行一次测距并传输给中央控制模块；d.当中央控制模块检测到前测量的数据大于上一组数据，且上一组数据小于上上一组数据，则将上组数据存入数组a；e.激光测距模块完成360°转动测距后，数组a中得到四个数据，第一个和第三个数据的和为矩形房间的长，第二个和第四个数据的和为矩形房间的宽，根据长和宽即可算得矩形房间的面积。本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：本专利技术通过系统硬件设计内的感光模块、转动模块、激光测距模块、显示模块及中央控制模块，软件设计及系统仿真内的激光测距程序、光强测量程序、转动部分程序、中央控制程序，利用激光测距技术、光电传感技术、转动设备等得出一款测量精度高、适用范围广、经济性强的狭小空间三维信息测量系统，该系统能够实现空间的长度、面积、体积、光强度的实时精准测量，便于推广使用。附图说明图1为本专利技术系统示意图；图2为本专利技术感光模块电路示意图；图3为本专利技术测距传感模块电路示意图；图4为本专利技术显示模块电路示意图；图5为本专利技术矩形面积测量流程示意图；图6为本专利技术矩形面积测量示意图。图7为本专利技术面积测量仿真示意图；图8为本专利技术测距模块参数和数据寄存器地址示意图；图9为本专利技术激光测距模块的启停时序意图；图10为本专利技术激光测距模块的输入读取时序示意图。具体实施方式本专利技术提出的基于Arduino的狭小空间三维信息测量装置，包括：感光模块，所述感光模块包括LDR传感器和LM393，用于感知周围环境的光强并将光信号转化成电信号；主要功能是接受外界光照射后，利用光敏元件对光照强度进行分析，得到室内的光强值，目前主要的光敏元件有光敏电阻，光电二极管和光电三极管，感光模块主要由光敏电阻LDR和LM393组成，其主要功能是将环境的光强度转化成电信号，并传递给ArduinounoR3，光敏电阻是对光强变化非常敏感的光电转换器件，给光敏电阻两端加载电压，无光照时，光敏电阻阻值很大，电路电流非常小，随着照射到表面的光强变大，电阻迅速减小，通过的电流增大，LDR输出的模拟电压通过LM393后，直接与ArduinounoR3的AD0端口连接，将模拟信号转成数字信号，感光模块的电路图如图2所示。为了实现光强检测功能，选用LDR(光敏电阻)传感器，LDR是一种特殊类型的电阻器，有高强度的光较高的电压通过(低电阻)，在黑暗中低电压通过(高电阻)，该系统通过感应环境中的光强来工作，当连接到五伏工作电压时，LDR输出一个模拟电压，电压的大小与照射的光强成正比。光强度越大，来自LDR的电压就越大。由于该元件发射模拟电压，它会被连在输入引脚上来用于下一步的arduino模拟。使用arduino时，分别填写arduino的A0-A5端口对应的0-5，其返回值为模拟信号转换的数字值，占用10位，即模数转换的最大值为1023(2的十次方减1)，代表5V，最小值为0，代表0V。Arduino的模数转换可能不灵敏或不准确，使用I2C通信接口来编写AD芯片ADXL345，它与Arduino相结合，可以提供更精确、更灵敏的模数转换，使用Arduino库函数进行模数转换，转换器会把电压信号转变为设定范围内的数字值，当光照足够时，Arduino从LDR读取的数字数据将在800-1023之间，图2是光敏部分的电路连接。转动模块，所述转动模块包括3个舵机，相互配合，用于驱动整个装置三维转动；系统的转动模块通过各个舵机实现，根据测量的物理量，采用1个、2个或者3个舵机，每个舵机的旋转范围为0°-180°，当两个、三个舵机同时使用，分别可以实现测距装置二维、三维信息测量。激光测距模块，所述激光测距模块由TOF10120测距传感器组成，搭配1个、2个、3个舵机，用于长度、面积、体积三维信息本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于Arduino的狭小空间三维信息测量装置，其特征在于，包括：/n感光模块，所述感光模块包括LDR传感器和LM393，用于感知周围环境的光强并将光信号转化成电信号；/n转动模块，所述转动模块包括3个舵机，相互配合，用于驱动整个装置三维转动；/n激光测距模块，所述激光测距模块由TOF10120测距传感器组成；/n显示模块，所述显示模块用于对系统信息进行展示；/n中央控制模块，所述中央控制模块负责对输入指令的判断，并根据判断结果，将指令传达给并各个模块，同时接收各个模块回传的指令，并对此进行整合，最后把待测信息传送给显示模块。/n

【技术特征摘要】
1.基于Arduino的狭小空间三维信息测量装置，其特征在于，包括：
感光模块，所述感光模块包括LDR传感器和LM393，用于感知周围环境的光强并将光信号转化成电信号；
转动模块，所述转动模块包括3个舵机，相互配合，用于驱动整个装置三维转动；
激光测距模块，所述激光测距模块由TOF10120测距传感器组成；
显示模块，所述显示模块用于对系统信息进行展示；
中央控制模块，所述中央控制模块负责对输入指令的判断，并根据判断结果，将指令传达给并各个模块，同时接收各个模块回传的指令，并对此进行整合，最后把待测信息传送给显示模块。


2.根据权利要求1所述的基于Arduino的狭小空间三维信息测量装置，其特征在于，所述舵机通过输出端的电位器检测转动角度，实现角度转动控制，且每个舵机的旋转范围为0°-180°。


3.根据权利要求1所述的基于Arduino的狭小空间三维信息测量装置，其特征在于，所述LDR传感器输出的模拟电压通过LM393后，直接与中央控制模块的AD0端口连接，将模拟信号转成数字信号。


4.根据权利要求1所述的基于Arduino的狭小空间三维信息测量装置，其特征在于，所述中央控制模块以ArduinounoR3作为开发平台，得出ArduinounoR3中央控制程序，完成对全部硬件的控制。


5.根据权利要求1所述的基于Arduino的狭小空间三维信息测量装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明，刘鹏，邱谈天，冯玉蓉，周丽，
申请(专利权)人：河北省药品医疗器械检验研究院河北省化妆品检验研究中心，中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：河北;13