Tato diplomová práce popisuje návrh a realizaci ultrazvukového vidění pro robotické aplikace. Nejprve je popsán princip šíření zvuku v prostředí a způsob odrazu zvuku od objektů. Následuje popis nejpoužívanějších druhů ultrazvukových měničů pro použití ve vzduchu a jejich základních vlastností. Dále jsou v krátkosti popsány některé stávající ultrazvukové systémy. V další části práce je proveden rozbor vybraných ultrazvukových měničů, použitého mikrokontroléru a dalších částí. Následně je popsáno schéma zapojení a deska plošného spoje. Předposlední část je zaměřena na programovou realizaci měřiče. Závěrem je provedeno měření s hotovým měřičem.
Anotace v angličtině
This thesis describes the design and implementation of ultrasound vision for robotic applications. First is described the principle of sound propagation in the environment and way of sound reflection from objects. The following describes the most frequently used types of ultrasonic transducers for use in air and their essential characteristics. Next are briefly described some current ultrasound systems. The next section describes the selected ultrasonic transducers, microcontroller and some other parts. Following part describes the circuit diagram and the PCB. Next part focuses on program implementation. Finally, a measurement is performed with the completed meter.
Klíčová slova
Ultrazvuk, ultrazvukový měnič, ultrazvukové vidění, mikrokontrolér, STM32F407, operační zesilovač
Tato diplomová práce popisuje návrh a realizaci ultrazvukového vidění pro robotické aplikace. Nejprve je popsán princip šíření zvuku v prostředí a způsob odrazu zvuku od objektů. Následuje popis nejpoužívanějších druhů ultrazvukových měničů pro použití ve vzduchu a jejich základních vlastností. Dále jsou v krátkosti popsány některé stávající ultrazvukové systémy. V další části práce je proveden rozbor vybraných ultrazvukových měničů, použitého mikrokontroléru a dalších částí. Následně je popsáno schéma zapojení a deska plošného spoje. Předposlední část je zaměřena na programovou realizaci měřiče. Závěrem je provedeno měření s hotovým měřičem.
Anotace v angličtině
This thesis describes the design and implementation of ultrasound vision for robotic applications. First is described the principle of sound propagation in the environment and way of sound reflection from objects. The following describes the most frequently used types of ultrasonic transducers for use in air and their essential characteristics. Next are briefly described some current ultrasound systems. The next section describes the selected ultrasonic transducers, microcontroller and some other parts. Following part describes the circuit diagram and the PCB. Next part focuses on program implementation. Finally, a measurement is performed with the completed meter.
Klíčová slova
Ultrazvuk, ultrazvukový měnič, ultrazvukové vidění, mikrokontrolér, STM32F407, operační zesilovač
Prostudujte a analyzujte stávající systémy pro ultrazvukové vidění.
Vytvořte schema zapojení a desku plošných spojů pro systém ultrazvukového vidění s více senzory.
Implementujte základní SW rutiny pro vysílání a příjem ultrazvukového signálu.
Ověřte funkci navržené desky na jednoduchých scénách s jednou překážkou.
Navrhněte algoritmus pro analýzu scén s více překážkami a proveďte experimentální ověření jeho funkce.
Zásady pro vypracování
Prostudujte a analyzujte stávající systémy pro ultrazvukové vidění.
Vytvořte schema zapojení a desku plošných spojů pro systém ultrazvukového vidění s více senzory.
Implementujte základní SW rutiny pro vysílání a příjem ultrazvukového signálu.
Ověřte funkci navržené desky na jednoduchých scénách s jednou překážkou.
Navrhněte algoritmus pro analýzu scén s více překážkami a proveďte experimentální ověření jeho funkce.
Seznam doporučené literatury
VÁŇA, Vladimír. ARM pro začátečníky. Praha: BEN - technická literatura, 2009, 195 s. ISBN 978-80-7300-246-6.
CATSOULIS, John. Designing embedded hardware. 2nd ed. Sebastopol: O´Reilly, 2005, 377 s. ISBN 05-960-0755-8.
VEDRAL, Josef a Jan FISCHER. Elektronické obvody pro měřicí techniku. ČVUT, 1999, 340 s. ISBN 80-01-02966-2.
YIU, Joseph. The Definitive Guide to the ARM Cortex-M3, Second Edition. Newnes, 2009, 479 s. ISBN 978-1856179638.
OBRAZ, Jaroslav. Ultrazvuk v měřicí technice. 2. uprav. vyd. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1984, 485 s.
MARTINEK, Radislav. Senzory v průmyslové praxi. 1. vydání. Praha : BEN - technická literatura, 2004. 199 s. ISBN 80-7300-114-4.
UHLÍŘ, Jan a Pavel SOVKA. Číslicové zpracování signálů. Vydavatelství ČVUT, 2002, 327 s. ISBN 8001026132.
ŠONKA, Milan; HLAVÁČ, Václav; BOYLE, Roger. Image processing, analysis, and machine vision. 3rd ed. Toronto : Thomson, 2008. 829 s. ISBN 978-049-5082-521.
Seznam doporučené literatury
VÁŇA, Vladimír. ARM pro začátečníky. Praha: BEN - technická literatura, 2009, 195 s. ISBN 978-80-7300-246-6.
CATSOULIS, John. Designing embedded hardware. 2nd ed. Sebastopol: O´Reilly, 2005, 377 s. ISBN 05-960-0755-8.
VEDRAL, Josef a Jan FISCHER. Elektronické obvody pro měřicí techniku. ČVUT, 1999, 340 s. ISBN 80-01-02966-2.
YIU, Joseph. The Definitive Guide to the ARM Cortex-M3, Second Edition. Newnes, 2009, 479 s. ISBN 978-1856179638.
OBRAZ, Jaroslav. Ultrazvuk v měřicí technice. 2. uprav. vyd. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1984, 485 s.
MARTINEK, Radislav. Senzory v průmyslové praxi. 1. vydání. Praha : BEN - technická literatura, 2004. 199 s. ISBN 80-7300-114-4.
UHLÍŘ, Jan a Pavel SOVKA. Číslicové zpracování signálů. Vydavatelství ČVUT, 2002, 327 s. ISBN 8001026132.
ŠONKA, Milan; HLAVÁČ, Václav; BOYLE, Roger. Image processing, analysis, and machine vision. 3rd ed. Toronto : Thomson, 2008. 829 s. ISBN 978-049-5082-521.
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ne
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Diplomant odprezentoval před komisí hlavní cíle a výsledky své diplomové práce. Součástí prezentace byla praktická ukázka měřicího zařízení. Následně byl student seznámen s posudky vedoucího a oponenta diplomové práce.
Komise vznesla k obhajobě následující dotazy:
1) prof. Dostál: Jaké jsou výrobní náklady na výrobu Vašeho zařízení? Dokážete je odhadnout?
2) doc. Nahodil: V jaké oblasti vidíte uplatnění Vašeho zařízení v praxi?
3) Dr. Navrátil: Jakým způsobem jste určoval nepřesnost měření vzdálenosti objektu?
Student na položené dotazy reagoval pohotově a zodpověděl je v plném rozsahu.