[发明专利]一种现场总线多传感器融合装置

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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采集，现有的传感器信号采集装置多采用并行结构通信或采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。

发明内容

为了克服上述不足，本发明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，采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，本发明解决其技术问题所采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；模拟信号采集单元、声纳信号采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I²C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I²C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。

本发明具有如下有益效果：

1.本发明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.本发明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.由于本发明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1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

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1～7所示，本发明包括：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，由处理单元通过控制信号访问模拟信号采集单元、声纳信号采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。