所谓间距测量,指的是测得相邻两个位置信号的位移。传统的五轮仪均为单路测量,仅仅用一路的运行情况来决定结果,如果这路情况非常复杂,所反映的距离与实际位移存有偏差。考虑到地表不平主要包括尖峰和凹坑两种情况,无论是哪种情况的影响都会使车轮运行表现出来的距离变大。为了有效克服单路测量过于片面的弊端,改为了双路的同时检测。由于各路地表情况存在差异,例如一路在某一间距内出现尖峰或是凹坑而另一路平直,那么检测出的结果肯定是第二路反映的距离短于第一路,对应输出的脉冲数少于第一路的,同时大于或等于实际值所对应的脉冲数,那么选择第二路的测量结果会更接近真实值;如果两路在行进中均遇到了尖峰或凹坑,测量结果也会因为行进距离的不同而出现差异,虽然这种情况两路测量也会产生很大的误差,但我们仍可以确定输出脉冲少的那一路比较接近真实值;如果两路均为平直的状态,那么双路与单路的测量结果不会有太大的差异,选择哪一路误差都不会太大。双路测量的优势在前两种情况下体现的较为鲜明。
通过以上的讨论可以归出以下算法:
(1)将相邻位置信号间得到的两路脉冲数进行比较,如果存在差异,保存小值;如果不存在差异,任取一值(称为最优值选择)作为最终转换间距的数据(如图1);
(2)由于每个脉冲对应编码器旋转了一定的角度,利用角度与轮缘周长的关系得到对应传动机构行进的距离,即所测得的间距。公式为:
为编码器旋转一圈输出的总脉冲数, 为第ni次中断时的脉冲个数,r为传动机构的外围半径,s为间距。
由于两路编码器起始点可能存在不一致,(取决于编码器自身的设计结构),会造成一路脉冲上升沿来时,另一路的并没有到,在计数脉冲时两路会存在1/N(N为编码器一圈输出的脉冲数)的误差,当N值越大,误差越小。因此可以采用分辨率高的编码器来降低这方面的影响。
三、试验及结果分析
在田间进行双路与单路的对比试验,采用纵向等间距(S=0.5m)排列的51个红外信号作为位置信号。已知行进轮的直径为50cm,采用的编码器为 omron公司生产的E6B2-CWZ6C型编码器,它的输出脉冲数为360p/r,即车轮旋转一周装置前进位移是1.57m。
结果如下表1: