Проведены эксперименты по воздействию световых помех от пульта дистанционного управления на прототип приемника системы автоматизированного лазерного нивелирования.
Ключевые слова: лазерное выравнивание, автоматизированное нивелирование, лазерный приемник, световые помехи.
Современная строительная и сельскохозяйственная техника всё более оснащается электронными системами автоматизации, позволяющими снижать участие человека в выполнении трудоемких и сложных рабочих операций и в перспективе переходить к беспилотным технологиям. Системы автоматизированного лазерного выравнивания (нивелирования) для строительства и точного земледелия внедряются все в большем количестве стран [1]. В такой системе ротационный лазерный нивелир [2] с помощью вращающегося лазерного луча строит в пространстве опорную плоскость, относительно которой ориентируется техника, оснащенная приемниками сигналов от лазерного луча. В настоящее время уместно говорить об импортозамещении и в этой области. Вопросы выбора компонентной базы и разработки аналоговой части приемников сигналов ротационного лазерного нивелира сейчас в значительной мере решены [1, 3]. Для облегчения разработки цифровой части и программного обеспечения создан экспериментальный прототип (рис. 1). Одна из возложенных на него задач — исследование воздействия световых помех на приемник в различных условиях. Установка включает в себя плату с 8 приемными каналами на основе фотодиодов и усилителей (рис. 2). Выходы каналов D0...D7 являются выходами аналоговых компараторов. Эти двухуровневые сигналы вводятся через параллельный порт микроконтроллера с частотой дискретизации 100 кГц, полученные байты данных передаются по сети на хост-компьютер.
Рис. 1. Схема прототипа приемника
Рис. 2. Плата с 8 приемными каналами
Для оперативной визуализации регистрируемых данных применено их отображение в виде битовой карты (рис. 3, 4). Каждый пиксель такой карты отображает значение одного бита принятых данных, один принятый байт отображается столбцом из 8 пикселей. Горизонтальная координата соответствует времени и столбцы, отображающие байты данных, следуют с шагом 10 мкс, равным периоду дискретизации. После заполнения 8 растровых строк по всей ширине битовой карты отображение продолжается в следующих 8 строках.
В показанных примерах частота появления импульсов лазерного излучения составляла 50 Гц, длительность импульсов 50 мкс. При размерах битовой карты 512*320 пикселей она отображала (512*320)/8 = 20480 байт, принятых за 20480*0,01 = 204,8 мс. Полезный сигнал выглядит как горизонтальный прямоугольник шириной в несколько пикселей (рис. 3) и высотой 1...3 пикселя (лазерный луч на больших дальностях заметно расходится и может воздействовать на соседние каналы).
Рис. 3. Битовая карта принятого сигнала в отсутствие помех
Помехи от передатчиков инфракрасного дистанционного управления (ИК ДУ) на битовой карте выглядят как последовательности вертикальных штрихов высотой, как правило, 8 пикселей и шириной в основном 1 пиксель.
Рис. 4. Битовая карта принятого сигнала с помехами от пульта ИК ДУ
Необходимо отметить, что показанный пример был зарегистрирован при расстоянии от пульта ИК ДУ до приемника всего 0,5 м. Но даже в этом, вероятно, экстремальном случае можно визуально найти в битовой карте все 10 импульсов полезного сигнала. Это позволяет сделать вывод, что хотя помехи от передатчиков ИК ДУ нельзя не учитывать, они могут быть отфильтрованы двумерными фильтрами, основанными на их морфологических особенностях.
Литература:
- Zang Y. et al. Optimization Design and Experimental Testing of a Laser Receiver for Use in a Laser Levelling Control System // Electronics. — 2020. — Т. 9. — №. 3. — С. 536. — URL: https://www.mdpi.com/2079–9292/9/3/536 (дата обращения: 01.11.2023).
- Владимиров И. М. Параметры ротационного лазерного нивелира // Молодой ученый. — 2021. — № 48 (390). — С. 14–15. — URL: https://moluch.ru/archive/390/85887/ (дата обращения: 01.11.2023).
- Владимиров И. М. Выбор фотодиодов для приемников систем лазерного выравнивания // Молодой ученый. — 2021. — № 48 (390). — С. 12–14. — URL: https://moluch.ru/archive/390/85886/ (дата обращения: 01.11.2023).
