本發(fā)明涉及糧食流通領(lǐng)域，特別是涉及一種用于散糧出倉設(shè)備的周圍環(huán)境感知系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)：

在糧食的儲運(yùn)過程中，糧食出倉是必不可少的流通環(huán)節(jié)。目前出倉設(shè)備包括扒谷機(jī)、吸糧機(jī)等，這些設(shè)備需要多個工作人員現(xiàn)場操作，設(shè)備作業(yè)效率低，出倉時間長，并且糧食在出倉過程中將不可避免產(chǎn)生大量粉塵，對工作人員的健康造成危害。無人操作的智能化散糧出倉設(shè)備能夠自動避開糧倉內(nèi)的障礙物，自主選擇糧堆作業(yè)，作業(yè)過程不需工作人員在倉內(nèi)參與。與傳統(tǒng)出倉設(shè)備相比，智能化的散糧出倉設(shè)備能夠顯著地減少散糧出倉過程中的人工參與，降低人力成本，保護(hù)工人身體健康。

環(huán)境感知是智能化散糧出倉設(shè)備必備的首要功能。除糧堆外，糧倉內(nèi)還存在墻壁和通風(fēng)籠兩種障礙物。通風(fēng)籠是糧倉中必備的通風(fēng)設(shè)備，它采用金屬材料制造，鋪設(shè)在糧倉地表，可使空氣流均勻進(jìn)入糧堆，有效地對糧食實(shí)施降溫、降水、藥劑熏蒸、氣調(diào)、調(diào)質(zhì)、排除殘毒、異味等多向作業(yè)。散糧出倉設(shè)備周圍環(huán)境感知，就是指精確感知設(shè)備周圍通風(fēng)籠、墻壁和糧堆的位置。研究散糧出倉設(shè)備周圍環(huán)境感知方法和技術(shù)，對于智能化的散糧出倉設(shè)備的實(shí)現(xiàn)具有實(shí)際意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在至少解決所述的技術(shù)缺陷之一。

為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種糧食出倉設(shè)備的周圍環(huán)境感知方法。該方法能夠有效識別糧堆、墻壁和通風(fēng)籠，并計(jì)算出上述物體與設(shè)備的距離。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面的實(shí)施例提供一種用于散糧出倉設(shè)備的周圍環(huán)境感知系統(tǒng)，包括微處理器、超聲波測距模塊組、聲光報(bào)警模塊、電源模塊，其中，

電源模塊分別與微處理器通過接口電路相連接，用于給微處理器進(jìn)行上電初始化，進(jìn)而由微處理器向超聲波測距模塊組、聲光報(bào)警模塊進(jìn)行供電，以驅(qū)動其工作；

所述超聲波測距模塊組固定設(shè)置在散糧出倉設(shè)備的喂料斗處，所述超聲波測距模塊組由多組超聲波測距模塊構(gòu)成，每組所述超聲波測距模塊包含垂直分布的上下兩個超聲波測距傳感器，用于測量喂料斗與周圍環(huán)境中的被測物體的距離，并發(fā)送測量距離給微處理器；

所述微處理器通過分別與超聲波測距模塊組和聲光報(bào)警模塊相連接，用于接收超聲波測距模塊發(fā)送的測量距離，根據(jù)所述測量距離和同組的上下兩個超聲波測距傳感器的高度差，計(jì)算被測面傾角θ，并判斷被測物體類型；所述微處理器根據(jù)判斷得出的被測物體的類型向聲光報(bào)警模塊和所述散糧出倉設(shè)備發(fā)送相應(yīng)的控制信號；

優(yōu)選的，所述超聲波測距模塊組包括：第一至第三超聲波測距模塊組，分布在散糧出倉設(shè)備的喂料斗的前、左、右三個側(cè)面；每個側(cè)面設(shè)置一組超聲波測距模塊。

進(jìn)一步，所述微處理器計(jì)算被測面傾角θ，包括：

計(jì)算下式

其中，s₁為同組上方超聲波測距傳感器測量到的障礙物的距離，s₂為同組下方的傳感器測量到的距離，h為同組兩個傳感器之間的高度差，θ為被測物體與水平面的夾角，即所述被測面傾角。

優(yōu)選的，所述用于散糧出倉設(shè)備的周圍環(huán)境感知系統(tǒng)，還包括：金屬探測模塊組，包括分布在所述喂料斗左前側(cè)和右前側(cè)的兩組金屬探測模塊，每組金屬探測模塊包含一個金屬傳感器，用于檢測糧堆中是否設(shè)有通風(fēng)籠，檢測到通風(fēng)籠時，發(fā)送檢測信號并通過IO接口輸入至微處理器；微處理器觸發(fā)聲光報(bào)警模塊發(fā)出警報(bào)。

進(jìn)一步，當(dāng)被測面傾角θ接近90°，所述微處理器判斷所述被測物體為墻壁，向所述散糧出倉設(shè)備發(fā)出停止控制信號，所述散糧出倉設(shè)備在接收到所述停止控制信號時，停止前進(jìn)；

當(dāng)被測面傾角θ位于預(yù)設(shè)糧食靜止角范圍時，所述微處理器判斷所述被測物體為糧堆，向所述散糧出倉設(shè)備發(fā)出前進(jìn)控制信號，所述散糧出倉設(shè)備在接收到所述前進(jìn)控制信號時，繼續(xù)前進(jìn)工作；

當(dāng)檢測到通風(fēng)籠時，所述微處理器判斷向所述散糧出倉設(shè)備發(fā)出停止控制信號，所述散糧出倉設(shè)備在接收到所述停止控制信號時，停止前進(jìn)直至所述通風(fēng)籠被人工取走，所述金屬探測模塊組不再檢測到所述通風(fēng)籠時，由所述微處理器控制所述散糧出倉設(shè)備繼續(xù)前進(jìn)工作。

其中，當(dāng)滿足以下兩個條件之一時，所述微處理器控制所述聲光報(bào)警模塊4發(fā)出警報(bào)：

(1)所述微處理器判斷所述被測物體為墻壁；

(2)所述金屬探測模塊組檢測到通風(fēng)籠。

本發(fā)明還包括一種用于散糧出倉設(shè)備的周圍環(huán)境感知方法；具體包括以下步驟：

步驟S1、電源模塊接入市電給微處理器進(jìn)行上電初始化；進(jìn)而由微處理器向超聲波測距模塊組、聲光報(bào)警模塊進(jìn)行供電，以驅(qū)動其工作。

步驟S2、利用所述超聲波測距模塊組測量喂料斗與周圍環(huán)境中的被測物體的距離，并發(fā)送測量距離給微處理器，所述超聲波測距模塊組由多組超聲波測距模塊構(gòu)成，每組所述超聲波測距模塊包含垂直分布的上下兩個超聲波測距傳感器；

步驟S3、所述微處理器根據(jù)所述測量距離和同組上下兩個超聲波測距傳感器的高度差計(jì)算被測面傾角θ，判斷被測物體類型；所述微處理器根據(jù)判斷得出的被測物體的類型向聲光報(bào)警模塊和所述散糧出倉設(shè)備發(fā)送相應(yīng)的控制信號；

步驟S4、聲光報(bào)警模塊接收微處理器發(fā)送的控制信號，發(fā)出警報(bào)。

優(yōu)選的，步驟S2中所述超聲波測距模塊組包括：第一至第三超聲波測距模塊，分布在散糧出倉設(shè)備的喂料斗的前、左、右三個側(cè)面；每個側(cè)面設(shè)置一組超聲波測距模塊。

進(jìn)一步，步驟S3中計(jì)算傾角θ的方法具體為根據(jù)下述公式進(jìn)行計(jì)算

其中，s₁為同組上方超聲波測距傳感器測量到的障礙物的距離，s₂為同組下方的傳感器測量到的距離，h為同組兩個傳感器之間的高度差，θ為被測物體與水平面的夾角，即所述被測面傾角。

優(yōu)選的，步驟S1之后，還包括如下步驟：

利用金屬探測模塊組對障礙物進(jìn)行探測，所述金屬探測模塊組，每組金屬探測模塊包含一個金屬傳感器，當(dāng)金屬探測模塊檢測到金屬存在，發(fā)送檢測信號并通過IO接口輸入至微處理器；微處理器觸發(fā)聲光報(bào)警模塊發(fā)送警報(bào)。

進(jìn)一步，步驟S3中：

當(dāng)被測面傾角θ接近90°，所述微處理器判斷所述被測物體為墻壁，向所述散糧出倉設(shè)備發(fā)出停止控制信號，所述散糧出倉設(shè)備在接收到所述停止控制信號時，停止前進(jìn)；

當(dāng)被測面傾角θ位于預(yù)設(shè)糧食靜止角范圍時，所述微處理器判斷所述被測物體為糧堆，向所述散糧出倉設(shè)備發(fā)出前進(jìn)控制信號，所述散糧出倉設(shè)備在接收到所述前進(jìn)控制信號時，繼續(xù)前進(jìn)工作；

當(dāng)檢測到通風(fēng)籠時，所述微處理器判斷向所述散糧出倉設(shè)備發(fā)出停止控制信號，所述散糧出倉設(shè)備在接收到所述停止控制信號時，停止前進(jìn)直至所述通風(fēng)籠被人工取走，所述金屬探測模塊組不再檢測到所述通風(fēng)籠時，由所述微處理器控制所述散糧出倉設(shè)備繼續(xù)前進(jìn)工作。

其中，當(dāng)滿足以下兩個條件之一時，所述微處理器控制所述聲光報(bào)警模塊發(fā)出警報(bào)：

(1)所述微處理器判斷所述被測物體為墻壁；

(2)所述金屬探測模塊組檢測到通風(fēng)籠。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的提供的一種用于散糧出倉設(shè)備的周圍環(huán)境感知系統(tǒng)和方法，相比于現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下優(yōu)點(diǎn)：

1、利用超聲波測距能夠精確感知糧堆、墻壁存在和距離，為散糧出倉設(shè)備的自主避障和作業(yè)提供前提。

2、利用金屬探測模塊能夠精準(zhǔn)的發(fā)現(xiàn)金屬通風(fēng)籠，避免散糧出倉設(shè)備受到損壞。

3、微處理器根據(jù)超聲波測距模塊和金屬探測模塊的反饋信息能直接發(fā)出控制信號，自動控制散糧出倉設(shè)備的停止轉(zhuǎn)向和前進(jìn)，避免了人工移動，節(jié)省時間，提高效率。

4、通過在喂料斗的前左右三個側(cè)面分別設(shè)置超聲波測距模塊，擴(kuò)大了測量的范圍，便于發(fā)現(xiàn)糧堆。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為本發(fā)明一種用于散糧出倉設(shè)備的周圍環(huán)境感知系統(tǒng)與方法的框架圖；

圖2為本發(fā)明一種用于散糧出倉設(shè)備的周圍環(huán)境感知系統(tǒng)與方法實(shí)施例的超聲波測距模塊和金屬探測模塊的安裝位置示意圖；

圖3為本發(fā)明一種用于散糧出倉設(shè)備的周圍環(huán)境感知系統(tǒng)與方法的墻壁、糧堆檢測原理；

圖4為電源模塊結(jié)構(gòu)框圖；

圖5為本發(fā)明一種用于散糧出倉設(shè)備的周圍環(huán)境感知方法的流程圖。

附圖標(biāo)記：

1、微處理器， 2、超聲波測距模塊組， 3、金屬探測模塊組，

4、聲光報(bào)警模塊， 5、電源模塊， 6、正前方超聲波測距模塊組，

7、左超聲波測距模塊組， 8、右超聲波測距模塊組， 9、左側(cè)金屬探測模塊，

10、右側(cè)金屬探測模塊， 11、上超聲波測距傳感器， 12、下超聲波測距傳感器，

13、電源輸入電路， 14、調(diào)壓電路, 15、電源電壓檢測電路，

16、散糧出倉設(shè)備， 17、喂料斗。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明一種用于散糧出倉設(shè)備的周圍環(huán)境感知系統(tǒng)，包括微處理器1、超聲波測距模塊組2、聲光報(bào)警模塊4、電源模塊5。

具體來說，電源模塊5分別與微處理器1通過接口電路相連接，用于給微處理器1進(jìn)行上電初始化，進(jìn)而由微處理器1向超聲波測距模塊組2、聲光報(bào)警模塊4進(jìn)行供電，以驅(qū)動其工作。如圖4所示，電源模塊5包括電源輸入電路13、電源電壓檢測電路15和調(diào)壓電路14；電源輸入電路13與電源電壓檢測電路15和調(diào)壓電路14的輸入端相連，電源電壓檢測電路15和調(diào)壓電路14的輸出端通過接口電路與微處理器1相連。

電源輸入電路13為系統(tǒng)各部分供電；電源電壓檢測電路15對電源電量進(jìn)行檢測；調(diào)壓電路14負(fù)責(zé)將電壓調(diào)節(jié)至各個芯片需要的工作電壓。

超聲波測距模塊組2固定設(shè)置在散糧出倉設(shè)備16的喂料斗17處，超聲波測距模塊組2由多組超聲波測距模塊構(gòu)成。如圖3所示，每組超聲波測距模塊包含垂直分布的上超聲波測距傳感器11和下超聲波測距傳感器12，用于測量喂料斗與周圍環(huán)境中的被測物體的距離，并發(fā)送測量距離給微處理器1。

超聲波測距傳感器測距原理：超聲波測距傳感器內(nèi)部設(shè)置超聲波發(fā)射器和超聲波接收器和計(jì)時器，通過超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻同時開始計(jì)時，超聲波在空氣中遇到障礙物就立即返回來，超聲波接收器接收到反射波就停止計(jì)時超聲波在空氣中的傳播速度為v,而根據(jù)計(jì)時器記錄的測出發(fā)射和接收回波的時間差△t,就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離s＝v×Δt/2

墻壁是垂直的，糧堆由于糧食自流，將會形成一個斜面，通過上下兩個超聲波傳感器的測量結(jié)果，以及兩個傳感器的高度差，能夠計(jì)算出被測量面的傾角，從而判斷被測量物體的類型。

微處理器1具備數(shù)據(jù)采集、處理、計(jì)算、指令下發(fā)功能，分別與超聲波測距模塊組2和聲光報(bào)警模塊4相連接，用于接收超聲波測距模塊組2發(fā)送的測量距離，根據(jù)測量距離和同組的上下兩個超聲波測距傳感器的高度差，計(jì)算被測面傾角θ。其中，被測面傾角θ為被測物體與水平面的夾角。進(jìn)而，由微處理器1根據(jù)該被測面傾角θ判斷被測物體類型。微處理器1根據(jù)判斷得出的被測物體的類型向聲光報(bào)警模塊4和散糧出倉設(shè)備16發(fā)送相應(yīng)的控制信號。

聲光報(bào)警模塊4通過接口電路與微處理器1相連接，用于接收微處理器1發(fā)送的控制信號，發(fā)出警報(bào)。聲光報(bào)警模塊4，包括LED燈報(bào)警和蜂鳴器?？赏瑫r使用亮燈和蜂鳴兩種方式通知工作人員。

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，超聲波測距模塊組2包括但不限于三組超聲波測距模塊組。具體地，超聲波測距模塊組2至少包括三組超聲波測距模塊組，以檢測散糧出倉設(shè)備的前、左、右三個主要方向上的障礙物。其中正前方超聲波測距模塊組測量得數(shù)據(jù)優(yōu)先被微處理器處理，具體實(shí)施過程參考實(shí)施例2需要說明的是，超聲波測距模塊組的數(shù)量越多，對障礙物的檢測范圍越廣，檢測精度越高。

優(yōu)選的，超聲波測距模塊組2包括三組超聲波測距模塊組。

如圖1-2所示，設(shè)有第一至第三超聲波測距模塊組，分別為分布在散糧出倉設(shè)備的喂料斗17前側(cè)的正前方超聲波測距模塊組6、喂料斗17左側(cè)的左超聲波測距模塊組7、喂料斗17右側(cè)的右超聲波測距模塊組8。

如圖3所示，以下以一實(shí)施例說明被測面傾角θ的計(jì)算原理，

實(shí)施例1，根據(jù)前述測量距離所做計(jì)算包括當(dāng)不限于本計(jì)算原理

微處理器1計(jì)算被測面傾角θ，包括：計(jì)算下式

其中，s₁為同組上方超聲波測距傳感器測量到的障礙物的距離，s₂為同組下方的傳感器測量到的距離，h為同組兩個傳感器之間的高度差，θ為被測物體與水平面的夾角，即所述被測面傾角。

由本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的經(jīng)驗(yàn)可知，糧食的靜止角是指糧食由高點(diǎn)落下，自然形成圓錐體的斜面與底面水平線之間的夾角。不同種類的糧食的靜止角范圍不同，例如稻谷的靜止角為37°～45°，大豆的靜止角為24°～32°，玉米的靜止角為30°～40°。

需要說明的是，糧食的靜止角根據(jù)糧食的類型而具有不同的角度，上述示例僅是出于示例的目的，其他類型可由本領(lǐng)域技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)值和測量值獲取，在此不再贅述。

以下再以一實(shí)施例說明糧食種類、超聲波測距模塊組2數(shù)量與微處理器1的關(guān)系

實(shí)施例2由于不同種類的糧食的靜止角范圍不同，超聲波測距模塊組2可以根據(jù)糧倉儲存糧食種類的數(shù)量設(shè)置，微處理器1以一定頻率偵測超聲波測距模塊組2測量與被測物體的測量距離，進(jìn)行計(jì)算判斷所屬糧食種類，計(jì)算所得的當(dāng)被測面傾角落入所屬糧食種類的糧食靜止角范圍時，通過預(yù)設(shè)的糧食種類優(yōu)先級，判斷是否收取，進(jìn)而規(guī)劃路徑，從而控制散糧出倉設(shè)備16轉(zhuǎn)向或前進(jìn)或后退。

具體為，當(dāng)散糧出倉設(shè)備16移動到被測物體時，正前方超聲波測距模塊組6的測量數(shù)據(jù)優(yōu)先被微處理器1執(zhí)行、當(dāng)正前方超聲波測距模塊組6探測的數(shù)據(jù)符合當(dāng)前所收糧食種類的數(shù)據(jù)時，散糧出倉設(shè)備16不再執(zhí)行轉(zhuǎn)向命令，當(dāng)正前方超聲波測距模塊組6探測的數(shù)據(jù)不符合當(dāng)前所收糧食種類的數(shù)據(jù)時，根據(jù)用戶設(shè)定可以優(yōu)先執(zhí)行左側(cè)超聲波測距模塊7或右側(cè)超聲波測距模塊8，從而控制散糧出倉設(shè)備向相應(yīng)方向轉(zhuǎn)向。

本發(fā)明提出的一種用于散糧出倉設(shè)備的周圍環(huán)境感知系統(tǒng)還包括：金屬探測模塊組3，包括分布在喂料斗17左前側(cè)的兩組左側(cè)金屬探測模塊9和喂料斗17右前側(cè)的右側(cè)金屬探測模塊10，每組金屬探測模塊包含一個金屬傳感器，用于檢測糧堆中是否設(shè)有通風(fēng)籠，金屬探測模塊能夠檢測模塊一定范圍內(nèi)(與選用的金屬傳感器型號相關(guān))是否有金屬存在，并將檢測結(jié)果通過IO接口輸入微處理器。利用該原理，金屬探測模塊能夠檢測金屬通風(fēng)籠，為實(shí)現(xiàn)檢測目的，金屬探測模塊安裝時，離地高度應(yīng)低于通風(fēng)籠的高度。

由于金屬傳感器大多采用電渦流效應(yīng)進(jìn)行檢測，不同的型號的金屬傳感器由于其內(nèi)部電路不同，所感測周圍環(huán)境的距離也不盡相同，一般來說當(dāng)糧倉面積比較大時選取能夠感測較大范圍靈敏度較高的金屬傳感器，當(dāng)糧倉面積較小時選取能夠感測范圍小靈敏度高的的金屬傳感器即可

以下再以一個實(shí)施例對微控制器所發(fā)出的控制信號的一種情況進(jìn)行說明：

實(shí)施例3，當(dāng)被測面傾角θ接近90°，微處理器1判斷被測物體為墻壁，此時微處理器1向散糧出倉設(shè)備16發(fā)出停止控制信號，散糧出倉設(shè)備16在接收到停止控制信號時，停止前進(jìn)；同時微處理器1控制聲光報(bào)警模塊4發(fā)出警報(bào)，此時可以實(shí)行兩種方案繼續(xù)工作

方案1，工作人員聽到警報(bào)后手動控制散糧出倉設(shè)備16進(jìn)行轉(zhuǎn)向，移動到另一處糧堆繼續(xù)進(jìn)行工作。

方案2、聲光報(bào)警模塊4發(fā)出警報(bào)后，警報(bào)時間持續(xù)到預(yù)設(shè)時間，隨即停止警報(bào)，微處理器1控制散糧出倉設(shè)備后退，參照實(shí)施例2中所提到的方案，由左側(cè)由左超聲波測距模塊組7和右超聲波測距模塊組8繼續(xù)探測附近被測物體，測量與被測物體的測量距離，進(jìn)行計(jì)算，判斷所屬糧食種類，計(jì)算所得的被測面傾角落入所屬糧食種類的糧食靜止角范圍時，且為當(dāng)前執(zhí)行的被收取的糧食種類時，微處理器1控制散糧出倉設(shè)備16進(jìn)行轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向后正前方超聲波測距模塊6探測的數(shù)據(jù)符合所屬糧食種類的數(shù)據(jù)，此時散糧出倉設(shè)備向被測物體移動，繼續(xù)進(jìn)行工作。

以下再以一個實(shí)施例對微控制器所發(fā)出的控制信號的一種情況進(jìn)行說明，

實(shí)施例4，當(dāng)被測面傾角θ位于預(yù)設(shè)糧食靜止角范圍時，微處理器判斷被測物體為糧堆，向散糧出倉設(shè)備16發(fā)出前進(jìn)控制信號，具體參照實(shí)施例2中所提到的方案散糧出倉設(shè)備16在接收到前進(jìn)控制信號時，繼續(xù)前進(jìn)工作；

以下再以一個實(shí)施例對微控制器所發(fā)出的控制信號的一種情況進(jìn)行說明，

實(shí)施例5，當(dāng)檢測到通風(fēng)籠時，微處理器1控制聲光報(bào)警模塊發(fā)出警報(bào)，微處理器1判斷向散糧出倉設(shè)備16發(fā)出停止控制信號，散糧出倉設(shè)備16在接收到停止控制信號時，停止前進(jìn)直至通風(fēng)籠被人工取走，金屬探測模塊組3不再檢測到通風(fēng)籠時，由微處理器1控制散糧出倉設(shè)備16繼續(xù)前進(jìn)工作。

上述實(shí)施例中，微處理器1可采用MSP430F5325芯片，該芯片是一款超低功耗高性能微處理器1。超聲波測距模塊組2中的超聲波測距傳感器可采用深圳市導(dǎo)向機(jī)電技術(shù)有限公司生產(chǎn)的KS103型傳感器。金屬探測模塊組3中的金屬探測傳感器可選用惠州福科機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的電感式接近開關(guān)，感應(yīng)距離可達(dá)50mm。聲光報(bào)警模塊4可采用蜂鳴器和LED指示燈進(jìn)行報(bào)警。電源模塊5可選用24V DC輸入；可選用MSP430F5325芯片實(shí)現(xiàn)電源電壓檢測電路15；采用LM2676實(shí)現(xiàn)調(diào)壓。

如圖5所示，一種用于散糧出倉設(shè)備的周圍環(huán)境感知方法；包括以下步驟：

步驟S1、電源模塊接入市電給微處理器進(jìn)行上電初始化進(jìn)而由微處理器向超聲波測距模塊組、聲光報(bào)警模塊進(jìn)行供電，以驅(qū)動其工作；

電源模塊分別與微處理器通過接口電路相連接，用于給微處理器進(jìn)行上電初始化，進(jìn)而由微處理器向超聲波測距模塊組、聲光報(bào)警模塊進(jìn)行供電，以驅(qū)動其工作。如圖4所示，電源模塊包括電源輸入電路、電源電壓檢測電路和調(diào)壓電路；電源輸入電路與電源電壓檢測電路和調(diào)壓電路的輸入端相連，電源電壓檢測電路和調(diào)壓電路的輸出端通過接口電路與微處理器1相連，電源輸入電路為系統(tǒng)各部分供電；電源電壓檢測電路對電源電量進(jìn)行檢測；調(diào)壓電路負(fù)責(zé)將電壓調(diào)節(jié)至各個芯片需要的工作電壓。

步驟S2、利用超聲波測距模塊組測量喂料斗與周圍環(huán)境中的被測物體的距離，并發(fā)送測量距離給微處理器，超聲波測距模塊組由多組超聲波測距模塊構(gòu)成，每組超聲波測距模塊包含垂直分布的上下兩個超聲波測距傳感器；

超聲波測距傳感器測距原理：超聲波測距傳感器內(nèi)部設(shè)置超聲波發(fā)射器和超聲波接收器和計(jì)時器，通過超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻同時開始計(jì)時，超聲波在空氣中遇到障礙物就立即返回來，超聲波接收器接收到反射波就停止計(jì)時超聲波在空氣中的傳播速度為v,而根據(jù)計(jì)時器記錄的測出發(fā)射和接收回波的時間差△t,就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離s＝v×Δt/2

墻壁是垂直的，糧面由于糧食自流，將會形成一個斜面，通過上下兩個超聲波傳感器的測量結(jié)果，以及兩個傳感器的高度差，能夠計(jì)算出被測量面的傾角，從而判斷被測量物體的類型。

步驟S3、微處理器微處理器1具備數(shù)據(jù)采集、處理、計(jì)算、指令下發(fā)功能，根據(jù)測量距離和同組上下兩個超聲波測距傳感器的高度差計(jì)算被測面傾角θ，被測面傾角θ為被測物體與水平面的夾角，判斷被測物體類型；微處理器根據(jù)判斷得出的被測物體的類型向聲光報(bào)警模塊和散糧出倉設(shè)備發(fā)送相應(yīng)的控制信號；

步驟S4、聲光報(bào)警模塊接收微處理器發(fā)送的控制信號，發(fā)出警報(bào)。聲光報(bào)警模塊，包括LED燈報(bào)警和蜂鳴器。可同時使用亮燈和蜂鳴兩種方式通知工作人員。

步驟S2中超聲波測距模塊組包括：包括但不限于三組超聲波測距模塊組，

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，超聲波測距模塊組包括但不限于三組超聲波測距模塊組。具體地，超聲波測距模塊組至少包括三組超聲波測距模塊組，以檢測散糧出倉設(shè)備的前、左、右三個主要方向上的障礙物。其中正前方超聲波測距模塊組測量得數(shù)據(jù)優(yōu)先被微處理器處理，具體實(shí)施過程參考下述實(shí)施例7，需要說明的是，超聲波測距模塊組的數(shù)量越多，對障礙物的檢測范圍越廣，檢測精度越高。

優(yōu)選的，超聲波測距模塊組2包括三組超聲波測距模塊組。如圖1-2所示設(shè)有第一至第三超聲波測距模塊組，分別為分布在散糧出倉設(shè)備的喂料斗前側(cè)的正前方超聲波測距模塊組、喂料斗左側(cè)的左超聲波測距模塊組、喂料斗右側(cè)的右超聲波測距模塊組。

以下以一實(shí)施例說明被測面傾角θ的計(jì)算原理，

實(shí)施例6，根據(jù)前述測量距離所做計(jì)算包括當(dāng)不限于本計(jì)算原理

微處理器計(jì)算被測面傾角θ，包括：根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算

其中，s₁為同組上方超聲波測距傳感器測量到的障礙物的距離，s₂為同組下方的傳感器測量到的距離，h為同組兩個傳感器之間的高度差，θ為被測物體與水平面的夾角，即所述被測面傾角。

由本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的經(jīng)驗(yàn)可知，糧食的靜止角是指糧食由高點(diǎn)落下，自然形成圓錐體的斜面與底面水平線之間的夾角。不同種類的糧食的靜止角范圍不同，例如稻谷的靜止角為37°～45°，大豆的靜止角為24°～32°，玉米的靜止角為30°～40°。需要說明的是，糧食的靜止角根據(jù)糧食的類型而具有不同的角度，上述示例僅是出于示例的目的，其他類型可由本領(lǐng)域技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)值和測量值獲取，在此不再贅述。

以下再以一實(shí)施例說明糧食種類、超聲波測距模塊組數(shù)量與微處理器的關(guān)系

實(shí)施例7，由于不同種類的糧食的靜止角范圍不同，超聲波測距模塊組可以根據(jù)糧倉儲存糧食種類的數(shù)量設(shè)置，微處理器以一定頻率偵測超聲波測距模塊組測量與被測物體的測量距離，進(jìn)行計(jì)算判斷所屬糧食種類，計(jì)算所得的當(dāng)被測面傾角落入所屬糧食種類的糧食靜止角范圍時，通過預(yù)設(shè)的糧食種類優(yōu)先級，判斷是否收取，進(jìn)而規(guī)劃路徑，從而控制散糧出倉設(shè)備轉(zhuǎn)向或前進(jìn)或后退。

具體為，當(dāng)散糧出倉設(shè)備移動被測物體時，正前方超聲波測距模塊組的測量數(shù)據(jù)優(yōu)先被微處理器執(zhí)行、當(dāng)正前方超聲波測距模塊組探測的數(shù)據(jù)符合當(dāng)前所收糧食種類的數(shù)據(jù)時，散糧出倉設(shè)備不再執(zhí)行轉(zhuǎn)向命令，當(dāng)正前方超聲波測距模塊組探測的數(shù)據(jù)不符合當(dāng)前所收糧食種類的數(shù)據(jù)時，根據(jù)用戶設(shè)定可以優(yōu)先執(zhí)行左側(cè)超聲波測距模塊或右側(cè)超聲波測距模塊，從而控制散糧出倉設(shè)備向相應(yīng)方向轉(zhuǎn)向。

如圖5所示，步驟S1之后，還包括如下步驟：

利用金屬探測模塊組對障礙物進(jìn)行探測，金屬探測模塊組，每組金屬探測模塊包含一個金屬傳感器，當(dāng)金屬探測模塊檢測到金屬存在，發(fā)送檢測信號并通過IO接口輸入至微處理器；微處理器觸發(fā)聲光報(bào)警模塊發(fā)送警報(bào)。金屬探測模塊能夠檢測模塊一定范圍內(nèi)(與選用的金屬傳感器型號相關(guān))是否有金屬存在，并將檢測結(jié)果通過IO接口輸入微處理器。利用該原理，金屬探測模塊能夠檢測金屬通風(fēng)籠，為實(shí)現(xiàn)檢測目的，金屬探測模塊安裝時，離地高度應(yīng)低于通風(fēng)籠的高度。

由于金屬傳感器大多采用電渦流效應(yīng)進(jìn)行檢測，不同的型號的金屬傳感器由于其內(nèi)部電路不同，所感測周圍環(huán)境的距離也不盡相同，一般來說當(dāng)糧倉面積比較大時選取能夠感測較大范圍靈敏度高的金屬傳感器，當(dāng)糧倉面積較小時選取能夠感測范圍小靈敏度高的的金屬傳感器即可。

以下再以一個實(shí)施例對微控制器所發(fā)出的控制信號的一種情況進(jìn)行說明：

實(shí)施例8，步驟S3中：

當(dāng)被測面傾角θ接近90°，微處理器判斷被測物體為墻壁，此時微處理器向散糧出倉設(shè)備發(fā)出停止控制信號，散糧出倉設(shè)備在接收到停止控制信號時，停止前進(jìn)；同時微處理器控制聲光報(bào)警模塊發(fā)出警報(bào)，此時可以實(shí)行兩種方案繼續(xù)工作

方案1，工作人員聽到警報(bào)后手動控制散糧出倉設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)向，移動到另一處糧堆繼續(xù)進(jìn)行工作。

方案2、聲光報(bào)警模塊發(fā)出警報(bào)后，警報(bào)時間持續(xù)到預(yù)設(shè)時間，隨即停止警報(bào)，微處理器控制散糧出倉設(shè)備后退，參照實(shí)施例2中所提到的方案，由左側(cè)由左超聲波測距模塊組和右超聲波測距模塊組繼續(xù)探測附近糧堆，測量與被測物體的測量距離，進(jìn)行計(jì)算，判斷所屬糧食種類，計(jì)算所得的被測面傾角落入所屬糧食種類的糧食靜止角范圍時，微處理器控制散糧出倉設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向后正前方超聲波測距模塊探測的數(shù)據(jù)符合所屬糧食種類的數(shù)據(jù)，此時散糧出倉機(jī)向被測物體移動，繼續(xù)進(jìn)行工作。

以下再以一個實(shí)施例對微控制器所發(fā)出的控制信號的一種情況進(jìn)行說明，

實(shí)施例9，當(dāng)被測面傾角θ位于預(yù)設(shè)糧食靜止角范圍時，微處理器判斷被測物體為糧堆，向散糧出倉設(shè)備發(fā)出前進(jìn)控制信號，具體參照實(shí)施例中所提到的方案散糧出倉設(shè)備在接收到前進(jìn)控制信號時，繼續(xù)前進(jìn)工作；

以下再以一個實(shí)施例對微控制器所發(fā)出的控制信號的一種情況進(jìn)行說明，

實(shí)施例10，當(dāng)檢測到通風(fēng)籠時，微處理器控制聲光報(bào)警模塊發(fā)出警報(bào)，微處理器判斷向散糧出倉設(shè)備發(fā)出停止控制信號，散糧出倉設(shè)備在接收到停止控制信號時，停止前進(jìn)直至通風(fēng)籠被人工取走，金屬探測模塊組不再檢測到通風(fēng)籠時，由微處理器控制散糧出倉設(shè)備繼續(xù)前進(jìn)工作。

其中，當(dāng)滿足以下兩個條件之一時，微處理器控制聲光報(bào)警模塊發(fā)出警報(bào)：

(1)微處理器判斷被測物體為墻壁；

(2)金屬探測模塊組檢測到通風(fēng)籠。

其中在步驟S2和S5之間沒有固定的先后順序，探測被測物體和探測通風(fēng)籠可以同時進(jìn)行本發(fā)明方案的實(shí)施例中僅為了表述方便對各步驟進(jìn)行了編號，但本發(fā)明并不限于上述順序，其他順序組合也屬于本申請的保護(hù)范圍內(nèi)。

上述實(shí)施例中，微處理器可采用MSP430F5325芯片，該芯片是一款超低功耗高性能微處理器。超聲波測距模塊組中的超聲波測距傳感器可采用深圳市導(dǎo)向機(jī)電技術(shù)有限公司生產(chǎn)的KS103型傳感器。金屬探測傳感器可選用惠州福科機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的電感式接近開關(guān)，感應(yīng)距離可達(dá)50mm。聲光報(bào)警模塊可采用蜂鳴器和LED指示燈進(jìn)行報(bào)警。電源模塊可選用24V DC輸入；可選用MSP430F5325芯片實(shí)現(xiàn)電源電壓檢測；采用LM2676實(shí)現(xiàn)調(diào)壓。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個或多個實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。