[发明专利]三点式空间超声波测角测距的方法与设备

权利要求书

1、一种三点式空间超声测角测距的方法与设备，其特征在于所说的方法是：在测量空间某直线OO″与一平面△A′B′C′的最小夹角α和直线OO″的长度时，须让直线OO″经过△ABC的中心点并与△ABC的法线相平行，在测量两个平面之间的空间夹角和其中一个平面上的一点到另一平面的距离时，须将三个超声波换能器1、2、3所在平面△ABC与这个平面重合或平行，并使三个超声波换能器1、2、3的发射方向与这个平面的法线平行，而后由微机控制器20输出一个切换指令，将多路转换器19切换到超声波发射与接收电路4上，再由微机控制器20输出一个控制信号22通知超声波发射与接收电路4和换能器1开始工作，控制信号22的脉冲宽度决定超声波发射电路16工作时间的长短和超声波换能器1的发射时间长短，超声波换能器2、3处于关断状态，根据微机控制器20的控制信号22，使超声波发射电路16发出相应时间的发射波21，发射波21分两路输出，一路送给超声波换能器1，使超声波换能器1开始发射，另一路送给检波器18，检波器18则输出一个检波信号24，告知微机控制器20发射波21已发出，在微机控制器20接收到这个检波信号24后，就使其内部的定时器与计数器开始计数，发射波21经过一段时间到达被测面后被反射回一个反射波23给已在工作的超声波接收电路17，超声波接收电路17将反射波23放大后送给检波器18，而后检波器18输出一个检波信号24，告知微机控制器20反射波23已被接收到，这时微机控制器20则让其内部的定时与计数器停止计数，然后微机控制器20就根据计得的数据n计算时间t=2n*10^-2，然后按s=vt/2公式求出超声波换能器1到被测面之间的距离AA′，接着就由微机控制器20发出一个切换信号，将超声波发射与接收电路4关闭，同时将多路转换器19切换到超声波发射与接收电路5上，使超声波换能器2开始工作，其过程与超声波换能器1完全相同，当测出超声波换能器2到被测面之间的距离BB′之后，微机控制器20再发出一个切换信号，将超声波发射与接收电路5关闭，同时将多路转换器19切换到超声波发射与接收电路6上，使超声波换能器3开始工作，其过程与超声波换能器1完全相同，测出超声波换能器3到被测面之间的距离CC′，在测得AA′、BB′和CC′三个距离，由微机控制器20按公式(1)

a = tg - 1 ( BB - CC ) 2 + ( BB + CC - 2 AA ) 2 / 3 ]]>

算出直线OO″与平面△A′B′C′的夹角值α，也可算出发射架所在的平面与被测面之间的最小夹角值，微机控制器20按公式(2)D=(AA′+BB′+CC′)/3

算出直线OO″的值，也可算出发射架所在的平面△ABC的中心点到另一平面的距离值，接着微机控制器20将所算得的角度值或距离值送给显示器8予以显示。

2、根据权利要求1所述的三点式空间超声测角测距的方法与设备，其特征在于将本发明的测量设备安装在煤矿井下喷浆机器人上，用来测量喷嘴11与被喷射面10之间的距离时，须将计算得到从换能器发射架13的中心点至被喷面10之间的距离，再减去从换能器发射架13的中心点至喷嘴11之间的距离。

3、根据权利要求1所述的三点式空间超声测角测距的方法与设备，其特征在于所说的测量方法，如采用自动规迹控制，使微机控制器20通过串行通讯方法，将测得的角度和距离值送给机器人控制器，机器人控制器根据测得的角度和距离，自动控制喷枪的姿态，即能实现运动规迹的自动监视与控制。