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1.1課題背景及其意義

由于紅外測(cè)距是一種非接觸檢測(cè)技術(shù)，不受光線、被測(cè)對(duì)象顏色等的影響，較其它儀器更衛(wèi)生，更耐潮濕、粉塵、高溫、腐蝕氣體等惡劣環(huán)境，具有少維護(hù)、不污染、高可靠、長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)。因此可廣泛應(yīng)用于紙業(yè)、礦業(yè)、電廠、化工業(yè)、水處理廠、污水處理廠、農(nóng)業(yè)用水、環(huán)保檢測(cè)、食品（酒業(yè)、飲料業(yè)、添加劑、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空間定位、公路限高等行業(yè)中。可在不同環(huán)境中進(jìn)行距離準(zhǔn)確度在線標(biāo)定，可直接用于水、酒、糖、飲料等液位控制，可進(jìn)行差值設(shè)定，直接顯示各種液位罐的液位、料位高度[1]。

因此，紅外在空氣中測(cè)距在特殊環(huán)境下有較廣泛的應(yīng)用。利用紅外檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的指標(biāo)要求，因此為了使移動(dòng)機(jī)器人能夠自動(dòng)躲避障礙物行走，就必須裝備測(cè)距系統(tǒng)，以使其及時(shí)獲取距障礙物的位置信息（距離和方向）。因此紅外測(cè)距在移動(dòng)機(jī)器人的研究上得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)由于紅外測(cè)距系統(tǒng)具有以上的這些優(yōu)點(diǎn)，因此在汽車倒車?yán)走_(dá)的研制方面也得到了廣泛的應(yīng)用。

1.2 國(guó)內(nèi)外的研究狀況

社會(huì)在進(jìn)步，隨著經(jīng)濟(jì)生活的發(fā)展，隨著人們生活水平的提高，在當(dāng)今社會(huì)，車輛已經(jīng)逐漸成為了人們?nèi)粘Ｉ钪兄陵P(guān)重要的一部分，我們知道我們?cè)絹?lái)越離不開汽車了，以車代步已經(jīng)成為生活的一部分。關(guān)于汽車的各種新技術(shù)也層出不窮，但是放眼望去，絕大多數(shù)的廠家和研究機(jī)構(gòu)的研究方向過(guò)多的集中在了設(shè)備本來(lái)已經(jīng)相當(dāng)高級(jí)的車上。而在平日的生活當(dāng)中我經(jīng)常會(huì)遇到這樣的問(wèn)題，如來(lái)到一個(gè)大型的停車場(chǎng)，要來(lái)購(gòu)物或者有非常著急的事情，但是卻往往找不到要停車的位置。然而現(xiàn)在通常在有的有顯示空車位停車場(chǎng)當(dāng)中又不能智能引導(dǎo)汽車走到空著的車位。在這種特殊的情況下，有通常會(huì)發(fā)生各種各樣棘手問(wèn)題而束手無(wú)策，譬如：有很多車會(huì)堵在停車場(chǎng)門口處，又譬如浪費(fèi)了很長(zhǎng)時(shí)間找到車位又被其他車輛所占據(jù)，會(huì)導(dǎo)致打架的事情，直接導(dǎo)致家用車貨車的擱淺，引起極大的不便。再如長(zhǎng)時(shí)間駕駛后在沒有需要的停車位置的情況下停車休息，由于極度疲勞導(dǎo)致的貴重錢物丟失現(xiàn)象以及大型長(zhǎng)途貨車在停車場(chǎng)門口馬路很窄的情況下由于很多待于停車的車輛堵車引起的倒車不便等等。針對(duì)這些具體而實(shí)際的問(wèn)題提出解決方案，節(jié)約資源時(shí)間，所以我們做一個(gè)智能車輛引導(dǎo)系統(tǒng)更具有現(xiàn)實(shí)意義。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展，測(cè)距與識(shí)別問(wèn)題在工業(yè)中變得十分重要。例如，傳統(tǒng)的如鋼卷尺接觸式測(cè)量?jī)x器在測(cè)量一定距離時(shí)，這種儀器對(duì)高于3m的頂板安設(shè)困難，且測(cè)量不準(zhǔn)確；對(duì)于橫向變形量的測(cè)量，若安設(shè)于兩側(cè)之間，則妨礙人、車來(lái)往，如果不固定安設(shè)裝，則測(cè)量精度很低，難以監(jiān)測(cè)微小變形。在自動(dòng)化裝配、檢測(cè)、分類、加工與運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中，要對(duì)隨意放置的工件進(jìn)行作業(yè)，這就必須對(duì)工件的位置、形狀、姿勢(shì)、種類自動(dòng)地進(jìn)行判別，尤其在在工件運(yùn)輸過(guò)程中進(jìn)行識(shí)別，則問(wèn)題更為復(fù)雜與困難，因此人們急切需要各種非接觸式的測(cè)距儀[2]。

我們目前的非接觸式測(cè)距儀常采用紅外、激光和雷達(dá)，紅外線等。但激光和雷達(dá)測(cè)距儀造價(jià)偏高，紅外線測(cè)量距離又太短，不利于廣泛的普及應(yīng)用，在某些應(yīng)用領(lǐng)域有其局限性，相比之下，紅外方法具有明顯突出的優(yōu)點(diǎn)：

1.對(duì)于設(shè)計(jì)停車場(chǎng)來(lái)說(shuō)，紅外的傳播速度僅為光波的百萬(wàn)分之一，并且指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，因此可以直接測(cè)量較近目標(biāo)的距離，很合適；

2.針對(duì)停車場(chǎng)停車當(dāng)中有的車有天窗，是玻璃或其他透明物質(zhì)制的。紅外對(duì)色彩、光照度不敏感，可適用于識(shí)別透明、半透明及漫反射差的物體(如玻璃、拋光體)；

3.停車場(chǎng)應(yīng)該是日夜工作的，紅外對(duì)外界光線和電磁場(chǎng)不敏感，可用于黑暗、有灰塵或煙霧、電磁干擾強(qiáng)、有毒等惡劣環(huán)境中；

4.紅外傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、費(fèi)用低、信息處理簡(jiǎn)單可靠，易于小型化與集成化，并且可以進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

因此，紅外方法作為非接觸檢測(cè)和識(shí)別的手段，已越來(lái)越引起人們的重視。在機(jī)器人避障、導(dǎo)航系統(tǒng)、機(jī)械加工自動(dòng)化裝配及檢測(cè)、自動(dòng)測(cè)距、無(wú)損檢測(cè)、紅外定位、汽車倒車、工業(yè)測(cè)井、水庫(kù)液位測(cè)量等方面已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用[8]。

紅外檢測(cè)的原理主要是利用紅外作為載體，即通過(guò)紅外在媒質(zhì)中的傳播、散射、吸收、波形轉(zhuǎn)換等，提取反映媒質(zhì)木身特性或內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息，達(dá)到檢測(cè)媒質(zhì)性質(zhì)、物體形狀或幾何尺寸、內(nèi)部缺陷或結(jié)構(gòu)的目的。我國(guó)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是從無(wú)到有，從低級(jí)階段逐漸發(fā)展到應(yīng)用普及的現(xiàn)階段水平。紅外檢測(cè)儀器的研制生產(chǎn)，也大致按此規(guī)律發(fā)展變化。

五十年代，我國(guó)開始從國(guó)外引進(jìn)紅外儀器，多是笨重的電子管式儀器。如英國(guó)的UCT-2紅外檢測(cè)儀，重達(dá)24Kg，各單位積極開展試驗(yàn)研究工作，在一些工程檢測(cè)中取得了較好的效果[3]。

五十年代末六十年代初，國(guó)內(nèi)科研單位進(jìn)口了波蘭產(chǎn)紅外儀，并進(jìn)行仿制生產(chǎn)。隨后，上海同濟(jì)大學(xué)研制出CTS一10型非金屬紅外檢測(cè)儀，也是電子管式，儀器重約20Kg，該儀器性能穩(wěn)定，波形清晰。但當(dāng)時(shí)這種儀器只有個(gè)別科研單位使用，建工部門使用不多。直至七十年代中期，因無(wú)損檢測(cè)技術(shù)仍處于試驗(yàn)階段，未推廣普及，所以儀器沒有多大發(fā)展，仍使用電子管式的UCT-2，CTS一10型儀器[4]。

1976年，國(guó)家建委科技司主持召開全國(guó)建筑工程檢測(cè)技術(shù)交流會(huì)后，國(guó)家建委將混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)列為重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，組織全國(guó)6個(gè)單位協(xié)作攻關(guān)。

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實(shí)物圖

2020-4-6 13:47 上傳

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