超声波(Ultrasound,也被称为超声波雷达)定位,即发射探头的频率大于20KHz探测距离的声波和计算飞行时间。常用的超声频率为40KHz、48KHz和58KHz,最常用的频率是40KHz。一般精度为1cm~3cm在此之间,应用范围为0.2m~5m之间。
超声波具有很强的方向性和在介质中传播的距离,因此超声波通常用于测量距离,如测距仪和位置测量仪。超声波检测通常快速、方便、计算简单,易于实时控制,在测量精度方面可以满足工业实用性的要求,因此在移动 动机器人的开发也得到了广泛的应用。
优点如下:1)穿透能力强,一定程度上可以防水、防沙、防尘;2)成本低;3)不受电磁效应的干扰。该方法也有一些缺点:11)检测角度小,检测距离短,所以一辆车会选择安装多个超声波传感器,低速使用;2)无法准确描述障碍物的位置,如两个障碍物同时返回相同的检测距离;3)抗干扰能力差,容易受到速度、振动、温度和湿度的影响。
由于上述特点,超声波广泛应用于倒车、自动停车、盲区检测等领域。常用的超声雷达有两种,停车辅助(Ultrasonic Parking Assistance,UPA)超声波雷达和自动泊车(Automatic Parking Assistance,APA)超声波雷达。UPA超声雷达探测范围较近,一般为0.1m~2.5m,常安装在车辆前后保险杠上,辅助倒车。APA在0.3m~5m左右一般安装在车辆侧面,指向性强,用于检测车辆左右两侧的障碍物。但相比之下,APA功率略大,成本略高。
倒车时超声波的应用示意图。蓝色扇形区域为APA超声雷达探测范围,透明扇形区域UPA超声波雷达探测范围。
l 高温会影响超声雷达的正常运行:远离排气管和大功率灯;排气管的排气方向不应干扰超声检测场。
l 硬件材料会增加振动干扰的风险: 避免布置超声波雷达ABS 塑料和金属基材组件
l 避免水流从超声波传感器前端视场流过,如大灯清洗
l 避免在冷热变形的散热格栅上安装传感器。
l 蓬松材料为吸波材料,如:雪,纸团,布等
1. 系统构成
测试设备由运动架和控制系统组成。运动架框架由C型钢或工字钢组成,运动时应牢固可靠,无晃动或异响,运动面离地面不小于1.5m;
框架应至少包括三个基本组件:固定杆、滑动杆和障碍物。
控制系统包括工控主机、显示器、数据采集卡等
设备尺寸:4m×3m×2m(长×宽×高)
·测试自动整体包络图,记录数据和生成报告
·原点坐标自动校正
·读取障碍物位置信息,包括RPA探头反馈的位置信息和控制系统反馈的位置信息
·读取RPA ECU报警信息
·设备系统发布的数据格式和RPA接收的数据格式一致。
1, 系统构成
配备消声室、6轴机械臂、超声接收/发射仪、环境检测仪、远程控制设备等;
·消声室需要设计为半消声室,消声室顶面和立面覆盖消声材料,地面部分区域覆盖消声材料,创造无反射区域;消声室整体尺寸不小于10m×5.5m×3.2m,需要分为两个区域;
2.核心设备列表
编号 | 设备构成 | |
1 | 六轴工业机械臂 | ● 最大负载大于15kg ● 水平伸长大于25000mm ● 垂直伸长大于50000mm ● 定位精度0.2mm |
2 | 高频麦克风 | |
3 | 前置放大器 | |
4 | 信号调节电路 | |
5 | 数据采集设备 | 不少于16路AI,2路AO,24路DIO |
6 | 超声波换能器 | |
7 | 无风扇工控机 | ● i5处理器 ● 6×USB 3.0 ● 2×USB 2.0 ● 内存DDR4 2133MHz |
8 | CAN&LIN通信模组 | |
9 | 程控电源 | ● 电压输出范围:(0-25V,7A)、(0-50V,4A) ● 电压编程精度:0.05% ● 编程精度:0.2% |
10 | 测试软件 | |
11 | 消声室 | ● 消声室建为半消声室,除地面外,均需铺设吸声材料。 ● 消声材料具有良好的吸声性能、耐化学性、耐火性和环保性。 ● 地面需要铺设导轨。 ● 消声室内部安装摄像头,实时观察消声室内部状况。 |
3.上位机功能列表
(1)仪器和机械部件的驱动。测试软件支持系统中的仪器,如麦克风、超声波空气传感器、数据采集装置和6轴机械臂,并配合上层软件实现整个系统的支持测试。
(2)超声波传感器测试,可配置测试参数,可配置测试判据阈值,可选择单个测试项进行调试,也可选择多个测试项进行自动化测试。
(3)系统手动调试。支持工程师分离系统各部件,如仪器仪表和机械臂,供工程师调试系统,手动验证新测试项目。
(4)实时显示和可视化测试结果。相应的测试数据实时显示在测试过程中,如方向图FOV可视化显示相关试验项目,方便工程师直观检测。
(5)测试数据管理。支持测试产品数据的保存,可自动生成测试报告,导出原始测试数据供工程师进行后续分析和测试。
(6)用户权限管理。对于不同的用户,可以实现不同的权限,低级权限只能执行具体的测试项目,检查测试结果;高级权限用户可以添加或删除测试项目、配置测试项目相关参数、校准测试系统等。