一种用于深井轮廓探测的超声波探测设备.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107131868A(43)申请公布日2017.09.05(21)申请号201710435929.0(22)申请日2017.06.09(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人李元章陈田马忠梅(74)专利代理机构北京理工正阳知识产权代理事务所(普通合伙)11639代理人鲍文娟(51)Int.Cl.G01C7/06(2006.01)G08C17/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图6页(54)发明名称一种用于深井轮廓探测的超声波探测设备(57)摘要本发明涉及一种深井轮廓探测的超声波探测设备，特别是针对废弃煤矿、深井或野外洞窟等的轮廓检测的超声波探测设备，属于工业生产生活领域。本发明主要包含设备硬件、设备软件及客户端。设备硬件包括主控板、电机驱动板、步进电机、超声测距传感器、电源模块、蜂鸣器、底盘、顶板、牵引装置和其他保证设备正常运行的机械结构。设备软件部分主要为主控板CC3200LaunchPad上的程序设计，包括WiFi无线通信传输、步进电机控制、超声测距模块控制。客户端主要包括设备回传数据处理分析、控制设备运转、3D轮廓建模等功能模块。本发明与现有技术及方法相比，无需人工下井工作，无需人工绘制，数据处理结束后利用计算机视觉库进行3D建模，使得深井轮廓更加直观。CN107131868ACN107131868A权利要求书1/1页1.一种深井轮廓探测的超声波探测设备，其特征在于：设备硬件包括主控板(1)、电机驱动板(2)、步进电机(3)、超声测距传感器(4)、电源模块(5)、蜂鸣器(6)、底盘(7)、顶板(8)、牵引装置(9)和其他保证设备正常运行的机械结构；主控板与电机驱动板相连，电机驱动板驱动步进电机运转，步进电机带动与其相连的安装有超声测距模块的底盘旋转；牵引轴及牵引线构成刚性牵引装置，减少设备晃动保证设备正常工作；主控板、蜂鸣器、步进电机驱动板及电源模块安装于顶板上，并加以防水保护；在底盘低速稳定旋转的同时利用超声测距模块进行测距，主控板将捕获的数据通过WiFi传输给手机客户端；主控板电源由18650电池及DC-DC模块12V降压为3.3V供电，步进电机驱动板通过12V18650电池组供电；设备软件部分包括WiFi无线通信传输、步进电机控制、超声测距模块控制，通过主控板GPIO端口,即通用输入/输出端口，产生稳定的高低电平信号来控制相关器件的运行；客户端主要包括设备回传数据处理分析、控制设备运转、3D轮廓建模等功能模块，设备回传数据主要由井壁坐标构成，客户端对井壁坐标进行分析处理，提供折线、表格、柱状等统计图直观展示；在设备运转过程中，客户端能对其进行运动方向、运动速度、测量次数及避震强度等进行控制，提高测量数据的精度；同时利用OpenCV计算机视觉库进行3D建模，使得深井轮廓图形更加直观。2CN107131868A说明书1/4页一种用于深井轮廓探测的超声波探测设备技术领域[0001]本发明涉及一种深井轮廓探测的超声波探测设备，特别是针对废弃煤矿、深井或野外洞窟等的轮廓检测的超声波探测设备，属于工业生产生活领域。背景技术[0002]日常的生产作业中，我们有无数场合需要绘制矿井、野外洞窟等的轮廓。例如矿井轮廓绘制是绘制矿图的依据，通过绘制矿井轮廓来确定施工放样与设计之间的误差，从而调整施工方案或修正设计过程的不合理细节等，以便科学进行现场施工。再如有些野外洞穴内部构造复杂，存在许多例如有毒气体等危险因素，给探险与资源开发带来无数需要攻克的难题。目前大多数轮廓绘制为人工绘制，精度低，效率不高且有许多潜在危险因素。发明内容[0003]本发明的目的是针对现有技术的空缺，提供一种无需人工绘制的、效率高的深井轮廓绘制设备。[0004]本发明主要包含以下组成部分：[0005]设备及客户端。设备提供方案实现的根本硬件配置，是方案中的最重要的组成部分。客户端提供控制超声波探测设备运动、数据采集及3D轮廓绘制的功能。两者依赖WiFi进行通信。[0006]设备硬件包括主控板(1)、电机驱动板(2)、步进电机(3)、超声测距传感器(4)、电源模块(5)、蜂鸣器(6)、底盘(7)、顶板(8)、牵引装置(9)和其他保证设备正常运行的机械结构。主控板是CC3200LaunchPad，电机驱动板可以是A4988或DRV8825。主控板与电机驱动板相连，电机驱动板驱动步进电机运转，步进电机带动与其相连的安装有超声测距模块的底盘旋转。牵引轴及牵引线构成刚性牵引装置，减少设备晃动保证设备正常工作。主控板、蜂鸣器、步进电机驱动板及电源模块安装于顶板上，并加以防水保护。在底盘低速稳定旋转的同时利用超声测距模块进行测距，主控板将捕获的