[0001] 本实用新型属于三维空间测绘技术领域，具体涉及基于双超声波和双舵机模块的简易空间障碍物测绘装置。

[0002] 三维扫描仪(3D scanner)是一种科学仪器，用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状(几何构造)与外观数据(如颜色、表面反照率等性质)，搜集到的数据常被用来进行三维重建计算，在虚拟世界中创建实际物体的数字模型，三维扫描仪的制作并非仰赖单一技术，各种不同的重建技术都有其优缺点，目前并无一体通用之重建技术，仪器与方法往往受限于物体的表面特性，例如光学技术不易处理闪亮(高反照率)、镜面或半透明的表面，而激光技术不适用于脆弱或易变质的表面。

[0003] 随着虚拟现实技术的发展，3D建模需求越来越多，但是现阶段技术人员手工编程建模效率低、耗费时间，市场上3D扫描测绘装置价格十分昂贵，现阶段没有广泛被使用。实用新型内容

[0004] 本实用新型的目的在于提供基于双超声波和双舵机模块的简易空间障碍物测绘装置，以解决上述背景技术中提出的市场上3D扫描测绘装置价格十分昂贵，现阶段没有广泛被使用的问题。

[0005] 为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：基于双超声波和双舵机模块的简易空间障碍物测绘装置，包括面包板，所述面包板的顶部设置有固定座，所述固定座通过万向金属软管固定连接有连接座，所述连接座的顶部安装有太阳能充电板，所述太阳能充电板通过固定带固定连接有固定杆，且太阳能充电板的一侧设置有接线口，所述面包板顶部靠近固定座的一侧安装有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的上方安装有第一舵机，所述第一舵机通过第二转轴转动连接有第二舵机，所述第二舵机通过第一转轴转动连接有安装座，所述安装座的一端安装有第一HC-SR04超声波收发器，所述第一HC-SR04超声波收发器的一侧安装有第二HC-SR04超声波收发器，所述面包板的内部靠近电动伸缩杆的一侧设置有电源，所述电源的下方设置有存储器，所述存储器的一侧安装有总开关，所述总开关的一侧安装有COM接口，所述COM接口的一侧安装有高度控制开关，所述高度控制开关的上方安装有STM32控制器，所述STM32控制器的内部嵌入有ARM Cortex-M3处理器，所述面包板通过螺栓安装在底盒的内部，所述底盒通过铰链转动连接有顶盖，所述第一HC-SR04超声波收发器和第二HC-SR04超声波收发器均与ARM Cortex-M3处理器电性连接，所述第一舵机、电动伸缩杆、第二舵机、ARM Cortex-M3处理器、高度控制开关和存储器均与STM32控制器电性连接，所述STM32控制器和COM接口均与总开关电性连接，所述太阳能充电板和总开关均与电源电性连接。

[0006] 优选的，所述万向金属软管共设置有三个，且三个万向金属软管呈三角形分布在面包板的顶部。

[0007] 优选的，所述电源上设置有3.3v输出接口和5v电压输出接口。

[0008] 优选的，所述太阳能充电板的容量为两万毫安，且太阳能充电板上设置有USB接口。

[0009] 优选的，所述底盒的底部四个拐角处均安装有固定垫。

[0010] 本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

[0011] (1)本实用新型将设计了一种基于双超声波和双舵机模块的简易空间障碍物测绘技术，以安装有第一HC-SR04超声波收发器和第二HC-SR04超声波收发器的安装座作为中心建立球坐标系，通过第一舵机和第二舵机分别控制第一HC-SR04超声波收发器和第二HC-SR04超声波收发器组成的超声波探测模块的theta和phi角，第二舵机控制第一HC-SR04超声波收发器和第二HC-SR04超声波收发器组成的超声波探测模块转动，第一舵机控制第二舵机转动，第二舵机每完成一圈测距，第一舵机调整方位，以点成线再成面最后成体，并将检测到的数据通过COM接口发送给电脑端的串口助手，串口助手将数据保存为txt文件格式，编写好的MATLAB文件将导入txt其中的数据，并将其可视化，在MATLAB界面中，可以调整视图大小、方位、读出点与点之间的距离，通过串口通信实时接收超声波三维测距系统采集的空间障碍物坐标数据，最终利用3d图形编程技术直观地在上位机显示数据曲线、空间障碍物散点图、空间拟合曲面，给研究人员提供直观的数据支持，达到3D建模的辅助功能，本装置结构简单，制造成本低，可以有效解决市场上3D扫描测绘装置价格十分昂贵，现阶段没有广泛被使用的问题。

[0012] (2)本实用新型采用了双第一HC-SR04超声波收发器和第二HC-SR04超声波收发器组合成双超声波组合，相比单超声波模式可节约一半扫描时间，采用IO口TRIG触发测距，测试距离＝(高电平时间*声速(340M/S))/2，当一号超声波完成测距，二号超声波开始测距。

[0013] (3)本实用新型通过面包板组装电子元件，免去了焊接，节省了电路的组装时间，而且元件可以重复使用，非常适合电子电路的组装、调试和训练。

[0018] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

[0019] 请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：基于双超声波和双舵机模块的简易空间障碍物测绘装置，包括面包板14，面包板14的顶部设置有固定座12，固定座12通过万向金属软管11固定连接有连接座6，万向金属软管11用于调节连接座6的高度和位置，连接座6的顶部安装有太阳能充电板7，用于将太阳能转换成电能供本装置使用，太阳能充电板7通过固定带8固定连接有固定杆10，且太阳能充电板7的一侧设置有接线口9，面包板14顶部靠近固定座12的一侧安装有电动伸缩杆15，可以用于调节本装置的高度，电动伸缩杆15的上方安装有第一舵机5，第一舵机5通过第二转轴4转动连接有第二舵机16，第二舵机16用于控制第一舵机5转动，第二舵机16通过第一转轴2转动连接有安装座1，安装座1的一端安装有第一HC-SR04超声波收发器3，第一HC-SR04超声波收发器3的一侧安装有第二HC-SR04超声波收发器25，用于判断某个方位是否有障碍物，面包板14的内部靠近电动伸缩杆15的一侧设置有电源24，电源24的下方设置有存储器23，存储器23的一侧安装有总开关22，总开关22的一侧安装有COM接口21，COM接口21的一侧安装有高度控制开关20，用于控制电动伸缩杆15工作，高度控制开关20的上方安装有STM32控制器19，STM32控制器19的内部嵌入有ARM Cortex-M3处理器18，用于对第一HC-SR04超声波收发器3和第二HC-SR04超声波收发器25采集到的信号进行处理和分析，面包板14通过螺栓安装在底盒13的内部，底盒13通过铰链转动连接有顶盖17，第一HC-SR04超声波收发器3和第二HC-SR04超声波收发器25均与ARM Cortex-M3处理器18电性连接，第一舵机5、电动伸缩杆15、第二舵机16、ARM Cortex-M3处理器18、高度控制开关20和存储器23均与STM32控制器19电性连接，STM32控制器19和COM接口
21均与总开关22电性连接，太阳能充电板7和总开关22均与电源24电性连接。

[0020] 为了使连接座6的位置可以便于调节，本实施例中，优选的，万向金属软管11共设置有三个，且三个万向金属软管11呈三角形分布在面包板14的顶部。

[0021] 为了使电源24便于使用，本实施例中，优选的，电源24上设置有3.3v输出接口和5v电压输出接口。

[0022] 为了使太阳能充电板7可以使用方便，本实施例中，优选的，太阳能充电板7的容量为两万毫安，且太阳能充电板7上设置有USB接口。

[0023] 为了使本装置可以便于放置，本实施例中，优选的，底盒13的底部四个拐角处均安装有固定垫。

[0024] 本实用新型的工作原理及使用流程：该基于双超声波和双舵机模块的简易空间障碍物测绘装置安装好过后，打开总开关22，使与总开关22电性连接的器件均正常工作，根据需要通过高度控制开关20调节电动伸缩杆15的位置来调节第一舵机5的高度，STM32控制器19控制第一HC-SR04超声波收发器3和第二HC-SR04超声波收发器25工作，对需要扫描的物体进行扫描，第二舵机16工作通过第一转轴2带动第一HC-SR04超声波收发器3和第二HC-SR04超声波收发器25组成的超声波探测模块转动，第一舵机5工作通过第二转轴4带动第二舵机16转动，第二舵机16每完成一圈测距，第一舵机5调整方位，以点成线再成面最后成体，对物体进行全方位扫描，并将检测到的数据通过COM接口21发送给电脑端的串口助手，串口助手将数据保存为txt文件格式，编写好的MATLAB文件将导入txt其中的数据，并将其可视化，在MATLAB界面中，可以调整视图大小、方位、读出点与点之间的距离，最终利用3d图形编程技术直观地在上位机显示数据曲线、空间障碍物散点图、空间拟合曲面，给研究人员提供直观的数据支持，达到3D建模的辅助功能。

[0025] 尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。