[发明专利]一种施工机械手的光电定位装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电定位装置，特别是涉及一种对施工机械手所握持的工件实现直线定位的定位装置。

背景技术

施工机械手，像大型地下埋设管道施工机械手是大型地下管网现代化施工的新型机械装备，可以提高管道施工的效率，减少或避免伤亡事故。已有几个国家开展了管道施工机械手的研究，如第二代大型混凝土地下管道铺设机械手的研究和试验，但该机械手并没有解决管节(工件)直线定位检测等问题。到目前为止，我国施工机械手的研究已有一些成果，但对于利用光电靶直线定位研究成果尚属空白。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对施工机械手所握持的工件的定位装置，该装置的光敏二极管或光电带沿靶盘半径方向排布，构成光敏极径。其定位装置可利用单靶定位、双靶定位或三靶定位实现对工件的直线的定位。该光电靶简单可靠，有利于施工机械手实现自动化施工。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种施工机械手的光电定位装置，该装置包括有硬件部分和软件部分，其硬件部分包括：机械靶盘、靶盘转轴、驱动电机、电子元器件和光敏二极管；机械靶盘的外表面安装有光敏二极管或光电带，内表面安装有驱动电机、靶盘转轴和电子元器件；单片机的控制程序及各模块之间的连接电路为软件部分。

如上所述的一种施工机械手的光电定位装置，其所述电子元器件包括有：激光接收电路、编码电路、安装在靶盘转轴上的角位移传感器、AD转换器、单片机和无线通信模块。

如上所述的一种施工机械手的光电定位装置，该光电定位装置所采集的数据为：角度传感器测得的激光束打在靶盘上激光光点的极角与激光光点距靶盘中心的距离。

如上所述的一种施工机械手的光电定位装置，其所述单个光电定位装置可测量2个自由度的定位，双光电定位装置可测量4个自由度或少于4个自由度的定位，三个光电定位装置可测量6个自由度或少于6个自由度的定位。

本发明的优点与效果是：

本发明的定位装置可以根据具体使用情况，实现对施工机械手所握持的工件的单靶定位、双靶定位或三靶定位；该装置的光电靶简单可靠，有利于施工机械手实现自动化施工。

附图说明

图1为本发明光电定位装置的主视图；

图2为本发明光电定位装置的左视图；

图3为本发明光电定位装置内部控制关系示意图；

图4为本发明光电定位系统的结构示意图；

图5为本发明光电定位装置的工作原理示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行详细说明。

如图所示，该光电定位装置包括有硬件部分和软件部分。其硬件部分包括：机械靶盘1、靶盘转轴2、驱动电机3、电子元器件4和光敏二极管5。机械靶盘1的外表面安装有光敏二极管5或光电带，内表面安装有驱动电机3、靶盘转轴2和电子元器件4；机械靶盘由安装在内表面的驱动电机驱动旋转，电子元器件4包括有：激光接收电路、编码电路、安装在靶盘转轴上的角位移传感器、AD转换器、单片机和无线通信模块，并由镍氢电池做为其电源。其中，AD转换器、编码电路和无线通信模块均与单片机相连，并受单片机控制，单片机的控制程序及各模块之间的连接电路为软件部分。本光电定位装置主要采集两个数据：一个是角度传感器测得的激光束打在靶盘上激光光点的极角；一个是激光光点距靶盘中心的距离。

本发明的工作原理是：光敏二极管或光电带沿靶盘半径方向排布，构成光敏极径，角位移传感器测极角。当激光束打在旋转的光电定位接收靶上时，光敏极径接触到激光点，数据采集系统就会将激光点在靶盘上的极径值和极角采集下来，并通过无线传输系统传到数据接收系统，为控制系统提供信息。

利用本发明的光电定位装置，即这种光电靶可以根据具体使用情况，使用单靶定位系统、双靶定位系统或三靶定位系统实现对施工机械手的定位。这种光电靶简单可靠，有利于施工机械手实现自动化施工。

在使用时，将光电靶安装在机械手的一定位置上，并将激光器固定在施工现场，调整激光光线使其经过靶心时机械手达到理想位置。根据机械手测量位置状态的需要可以选择用1个光电靶、2个光电靶或3个光电靶。在配置得当的情况下，1个光电靶可以测量2个自由度，2个光电靶可以测量4个自由度，而3个光电靶可以测得机械手在一定空域中的6个自由度。

在工作时，当激光束打到光电上时，旋转的光敏极径接触到激光射线后，就会触发电路，使光电靶采集到激光射线在光电靶上位置的极值和极角，并把采集到的数据无线传输到数据接收系统。数据接收系统的位置计算模块根据接收到的数据计算出激光点的位置，并将位置参数传给控制系统。