專利名稱：用于激光控制平地系統(tǒng)的激光接收器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種激光接收器，尤其是一種用于激光控制平地系統(tǒng)的激光接收器。
背景技術：
我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)用水占全國用水量的75.3％，地面灌溉是我國農(nóng)業(yè)灌溉的主要方法，改善農(nóng)田平整狀況，可以提高農(nóng)田灌溉用水的利用率。
土地平整方法包括常規(guī)平地方法和激光控制平地方法。常規(guī)平地方法采用的設備有推土機、鏟運機和刮平機，具有土方運移量大、平地費用相對較低的特點，適合于地面起伏較大、原始平整程度較差的農(nóng)田粗平作業(yè)，可以改變農(nóng)田的宏觀地形。由于平地效果主要取決推土機和刮平機的施工精度，受設備自身缺陷和人工操作的影響，當達到一定平整精度后很難進一步提高。激光控制平地技術是利用激光束參照平面作為非視覺控制手段，代替常規(guī)平地設備操作人員的目測判斷，自動控制液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)實現(xiàn)平地鏟的升降，達到精細平整土地的目的。它的應用能夠大幅度提高土地平整精度，其接收系統(tǒng)的靈敏度至少比人工視覺判斷和平地機上操作人員的手動液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)準確10～50倍。激光控制平地作業(yè)效率較高，適宜在常規(guī)粗平的基礎上完成農(nóng)田表面精平，進一步改善農(nóng)田的平整精度。
目前國內(nèi)使用的用于激光控制平地系統(tǒng)的激光接收器，由于抗干擾性弱，工作半徑小，精度低，單機工作效率低等諸多原因都沒有得到應用和轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力而亟待加以改進
實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術問題在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種用于激光控制平地系統(tǒng)的激光接收器，其抗干擾能力強，性能穩(wěn)定，精度高，工作范圍廣，成本較低。
本實用新型所要解決的技術問題是通過如下技術方案實現(xiàn)的一種用于激光控制平地系統(tǒng)的激光接收器，它包括光電傳感器、信號調(diào)理電路板及外殼，所述的信號調(diào)理電路板與外殼之間安裝有橡膠墊，可以緩解車載的抖動對測量精度造成的影響。所述的信號調(diào)理電路板上設有信號幅度調(diào)制電路、信號放大電路、信號整形電路、脈沖展寬處理電路、電源電路及用于連接控制器的輸出端子；所述的光電傳感器包括安裝于信號調(diào)理電路板兩側的硅光電池及安裝于硅光電池光敏表面的濾光片。所述的濾光片為表面鍍膜的紅色玻璃，提高了光電傳感器的靈敏度，減少了自然光的干擾，提高了光電傳感器入射光的信噪比。
所述的信號調(diào)理電路板的兩側向上方沿外側45°夾角方向設有金屬支架，所述的金屬支架在其中間位置向內(nèi)側90°彎折；所述的硅光電池共有32個，分為8組，每組4個硅光電池分別設在信號調(diào)理電路板的兩側金屬支架的各個平面上，因此可以在360°范圍內(nèi)均勻分布，滿足激光信號有效接收角度為360°的要求。
本實用新型采用國產(chǎn)光電傳感器和濾光片，性能穩(wěn)定，可與相應的控制器和激光發(fā)射器配套組成激光控制系統(tǒng)，進行旱田或水田平地作業(yè)。


圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為本實用新型的硅光電池布置示意圖之一；圖3為本實用新型的硅光電池布置示意圖之二；圖4為本實用新型的工作原理框圖；
圖5為本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型的技術方案進一步說明如圖1所示，為本實用新型的結構示意圖，它包括光電傳感器1、信號調(diào)理電路板2及外殼3，信號調(diào)理電路板2與外殼3之間安裝有橡膠墊31，可以緩解車載的抖動對測量精度造成的影響。信號調(diào)理電路板2上設有信號幅度調(diào)制電路21、信號放大電路22、信號整形電路23、脈沖展寬處理電路24、電源電路25及用于連接控制器的輸出端子26；光電傳感器1包括安裝于信號調(diào)理電路板2的兩側的硅光電池11及安裝于硅光電池11的光敏表面的濾光片12。由于外界干擾信號比激光束L信號強得多，入射光的信噪比(SNR)很低；同時光電傳感器1在入射光強較大的情況下容易飽和，靈敏度會大幅度降低；因此必須要進行濾光處理。在濾光處理中，采用在紅色玻璃表面進行鍍膜的方法制作的濾光片12，可以清除來自太陽光等其它光線的干擾，提高了光電傳感器1入射光的信噪比及其靈敏度，使光電傳感器1只接收來自激光束L的信號。
如圖2所示，為本實用新型的硅光電池布置示意圖之一，信號調(diào)理電路板2的兩側向上方沿外側45°夾角方向設有金屬支架27，金屬支架27在其中間位置向內(nèi)側90°彎折；硅光電池11的規(guī)格為20mm×5mm，硅光電池11共有32個，分為8組，每組4個硅光電池11分別設在信號調(diào)理電路板2的兩側金屬支架27的各個平面上，因此可以在360°范圍內(nèi)均勻分布，滿足激光信號有效接收角度為360°的要求。同時最大程度地降低了光電池的數(shù)量，大幅度降低了生產(chǎn)成本。
如圖3所示，為本實用新型的硅光電池布置示意圖之二，硅光電池11分別標記為A，B，...，H，其中A、B層并聯(lián)，表示激光信號處于“太高”位置；C、D層并聯(lián)，表示激光信號處于“高”位置；E、F層并聯(lián)，表示激光信號處于“低”位置；G、H層并聯(lián)，代表激光信號處于“太低”位置。8層硅光電池11共有4路輸出。
如圖4及圖5所示，為本實用新型的工作原理框圖及電路原理圖，本實用新型采用了微弱信號調(diào)理電路，由信號幅度調(diào)制電路21、信號放大電路22、信號整形電路23、脈沖展寬處理電路24組成。工作時，將平地鏟放置于地塊高度約為均高的地方，把接收器固定在平地鏟上支撐竿的合適位置，使激光束L照在接收器的中間位置，將輸出端子26通過信號線連接到控制器K；隨著拖拉機的移動，激光束L照在接收器上的位置將發(fā)生變化，這種變化代表著地面高度的變化，接收器將把這種變化信號傳遞給控制器，以便控制器做出反應。在信號調(diào)理電路板2上的微弱信號調(diào)理電路中，控制信號經(jīng)過了如下處理1、調(diào)制幅度調(diào)制電路21由2.2mH的電感L1、電感L2、電感L3及電感L4組成。當光電傳感器接收到經(jīng)過濾光處理的清晰的激光束L信號后，激光信號經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換為模擬電信號，由于多種噪聲的影響，該模擬信號的信噪比很低，而且是一個低頻緩變的微弱信號。因此，在進行交流放大之前，需要對該信號進行調(diào)制。本實用新型采用了幅度調(diào)制的辦法。
2、放大調(diào)制后的信號非常微弱，經(jīng)過信號放大電路22，將高頻微弱的調(diào)制信號放大到伏量級。信號放大電路22采用分立式元件組成兩級微弱信號放大電路，第一級采用頻率特性較好和輸入阻抗較低的共基-共集電路，其中一路電路由電阻R21、電阻R22、電容C21和集成電路U11組成，集成電路U11選用2/5 CA3083；第二級采用了射極偏置電路進行溫度補償，其中一路電路由電容C22、電容C31、電容C41、電阻R31、電阻R32、電阻R41、電阻R42、電阻R43和三極管Q11組成，三極管Q11選用2N4403。
3、整型信號整形電路23采用四電壓比較器U51，四電壓比較器U51選用LM339芯片。信號放大后，對信號進行整形，使其更加標準，容易被后續(xù)電路處理。
4、脈沖展寬整形電路輸出信號脈沖寬度較窄(微秒級)，為了提高信號傳輸?shù)目煽啃裕瑢⒃撁}沖信號進行展寬。脈沖展寬處理電路24采用再觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U7及U6，再觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U7及U6選用MC14538芯片。
通過1、2、3、4的控制信號處理，使本實用新型具有抗干擾能力強，工作范圍廣的特點。本實用新型通過巧妙的調(diào)制電路，使采用低價位的光電池作為光電傳感器成為可能，從而大幅度降低了成本。
最后應說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型而并非限制本實用新型所描述的技術方案；因此，盡管本說明書參照上述的各個實施例對本實用新型已進行了詳細的說明，但是，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本實用新型進行修改或者等同替換；而一切不脫離本實用新型的精神和范圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
權利要求1.一種用于激光控制平地系統(tǒng)的激光接收器，它包括光電傳感器、信號調(diào)理電路板及外殼，其特征在于所述的信號調(diào)理電路板上設有信號幅度調(diào)制電路、信號放大電路、信號整形電路、脈沖展寬處理電路、電源電路及用于連接控制器的輸出端子；所述的光電傳感器包括安裝于信號調(diào)理電路板兩側的硅光電池及安裝于硅光電池光敏表面的濾光片。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于激光控制平地系統(tǒng)的激光接收器，其特征在于所述的信號調(diào)理電路板的兩側向上方沿外側方向設有金屬支架，所述的金屬支架在其中間位置向內(nèi)側彎折；所述的硅光電池安裝在金屬支架上。
3.根據(jù)權利要求2所述的用于激光控制平地系統(tǒng)的激光接收器，其特征在于所述的金屬支架與信號調(diào)理電路板的延長線夾角為45°。
4.根據(jù)權利要求2所述的用于激光控制平地系統(tǒng)的激光接收器，其特征在于所述的金屬支架在其中間位置彎折角度為90°。
5.根據(jù)權利要求2所述的用于激光控制平地系統(tǒng)的激光接收器，其特征在于所述的硅光電池共有32個，分為8組，每組4個硅光電池分別設在信號調(diào)理電路板的兩側金屬支架的各個平面上。
6.根據(jù)權利要求1～5任一項所述的用于激光控制平地系統(tǒng)的激光接收器，其特征在于所述的濾光片為表面鍍膜的紅色玻璃。
7.根據(jù)權利要求1～5任一項所述的用于激光控制平地系統(tǒng)的激光接收器，其特征在于所述的信號調(diào)理電路板與外殼之間安裝有橡膠墊。
專利摘要一種用于激光控制平地系統(tǒng)的激光接收器，它包括光電傳感器、信號調(diào)理電路板及外殼，信號調(diào)理電路板上設有信號幅度調(diào)制電路、信號放大電路、信號整形電路、脈沖展寬處理電路、電源電路及用于連接控制器的輸出端子；光電傳感器包括安裝于信號調(diào)理電路板兩側的硅光電池及安裝于硅光電池光敏表面的濾光片。本實用新型采用國產(chǎn)光電傳感器和濾光片，性能穩(wěn)定，可與相應的控制器和激光發(fā)射器配套組成激光控制系統(tǒng)，進行旱田或水田平地作業(yè)。
文檔編號A01B49/02GK2720787SQ200420066308

公開日2005年8月31日 申請日期2004年6月17日 優(yōu)先權日2004年6月17日
發(fā)明者林建涵, 司永勝, 劉剛, 王定成, 姚嵐, 羅益芳, 汪懋華, 劉志春, 方建卿, 張淼 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學