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基于LabVIEW的红外测距仪设计文献综述
- 引言
随着高新技术的不断发展，研究出了多种新型测距仪器。系统进行近距离高精度的距离测量，因此采用了红外无线测距模块最为测距传感器。基于单片机的红外无线测距仪具有相对与其他测距仪精度更高但距离也更近。因此可以用于近距离高精度的测距需求当中。与此同时红外测距仪的响应速度极快，相对于其他类型的传感器，更加迅速的反应也使得红外测距传感器可以应用于相对复杂的场景 [[1]]。常用的测距方式有红外测距、激光测距、超声波测距[[2]]。红外测距仪的特点:便宜,易制、安全、精度高、在穿越其它物质时折射率很小，结构简单、性能
良好、成本较低，在短距离测量上已得到应用。为了实现物体近距离、高精度的无线测量，采用红外发射接收模块作为距离传感器，labview作为处理器，编写程序，开发了一套便携式的红外距离测量系统[[3]]。
- 国内外研究现状
红外测距仪的应用十分广泛，崔俊宇等针对红外测距传感器的静态和动态性能进行实验测定，在静态环境中应用硬件和软件滤波对测量电压信号进行处理，验证滤波方法有效性，由最小二乘法拟合传感器数学模型;在动态环境下对平面障碍物进行动态性能监测及对阶梯状障碍物进行测距[[4]]。胡鹏，秦会斌等人针对市场上大多数小型货车不具备倒车雷达的现状，采用红外测量技术，设计了一种以 STM32 单片机为核心的汽车倒车防撞系统。系统采用 SPL—LL90—3 作为红外发射管，AD500—8 光敏器件作为光电探测器，采用以单稳态触发器 SN74LS221 为核心的驱动电路，并用二阶带通滤波器以及 LM339 电压比较 器组成回波信号处理电路，采用时间比例放大电路计算信号脉冲飞行时间。测试实验表明: 系统能够在 15 ～450 cm 的范围内探测到障碍物，并准确测距及显示，能够在探测距离小于预设值时及时报警，达到预期效果，具有一定的实用价值[[5]]。邱宏超，刘教瑜等利用超声波测距的原理及控制方式，并使用单片机实现测距同时进行实时的语音播报的实现方式及调试过程中的常见问题[[6]]。周启朋等利用红外测距仪代替水准测量精度，在过去测量工作中，用钢尺测量距离是一项基本而又繁重的工作。由于激光的出现及电子技术的发展，目前各类光电测距仪在测量工作中已得到广泛应用。其中在工程测量应用较多的是红外光电测距仪[[7]]。
红外测距仪不仅限于国内，在国外的应用同样也是十分广泛。西班牙的Alcalade Henares提出一种新的基于相位的红外测距测量架构，应用于室内定位。提出该建议的动机是减少关键干扰对差分距离的影响[[8]]。美国的Everett,Jr的一项发明专利可编程近红外测距系统，特别适用于自主移动机器人系统的测距系统领域。目前阻碍自动移动机器人系统发展的最重要问题之一是缺乏用于收集高分辨率几何信息的实用传感器，这些信息描述了机器人的超长[[9]]。
- 图形软件的控制策略研究
红外测距仪是基于LabVIEW软件实现程序设计实现红外测距仪的基本功能。 LabVIEW 提供数百种不同接口测试仪器的驱动程序。在LabVIEW中仪器驱动程序也叫仪器驱动器( Instrument Driver) ,是实现对某一特定仪器的控 制与通讯的软件程序集,也可认为是仪器的软件描 述,它是应用程序实现仪器控制的桥梁[[10]]。丁鈺基于LabVIEW设计了水电机组振动监测系统，LabVIEW是一种图形化编程语言 (又称为 G语言)，它在功能完整性和应用灵活性上不逊于任何采用文本编程的高级语言，同时还具有丰富 的扩展函数库，这些扩展函数库主要面向数据采集、GPIB和串行仪器控制，以及数据分析、数据显示和数据存储等[[11]]。
- 总结与展望
本文对红外测距仪设计的研究成果进行了综述。在现在众多的智能测距仪有各种各样的功能，有手持的测距仪，但是这种方式的测距仪误差较大，还有超声波测距仪也是现在测距仪的一种主流方式，而现在的红外线测距仪控制，可以利用编程去控制整个测距系统，其中整个系统有着自动测试的功能，其中测距系统内部自带检测距离算法，还有着其他种测距方式，红外测距仪包含着发射单元、接收单元、按键单元、距离显示单元等组成[[12]]。实践证明 , 红外测距仪不但能准确地测量距离 , 而且能通过经纬仪精确地测量出竖直角度 ,从而达到测量高程的目的[[13]]。红外测距仪的机型很多, 有从瑞典、瑞士、日本等发达国家进口的;也有国内北京光学仪器厂、常州第二电子仪器厂等生产的;见附表所示。在道路、桥梁、轻轨、车站、港口、机场等城市建设设施及各种工程测量中,红外光电测距仪正发挥着越来越大的测距功能和作用[[14]]。随着人类文明的不断进步、科学技术的不断发展，空间地理信息的共建共享必将实现。作为提供空间地 理信息的参与者，测绘工作者应充分认识其实现的重要意义，意识到其实现进程中孕育着广阔市场和无限商机，不断提高相关的理论水平和业务能力，抓住机遇，赢得竞争[[15]]。现在汽车越来越多，马路上行驶汽车的倒车安全也是一大问题。利用红外测距来改善倒车问题。研制的机器人用红外测距仪系统可以安装到实际汽车中，既降低了智能机器人的成本，又极大地提高了倒车时的安全性[[16]]。红外测距传感器在未来有很大的发展空间。
参考文献
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