[发明专利]基于图像分析的位置检测传感装置及其位置检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种位置检测及传感装置，尤其是涉及一种基于图像分析的位置检测及传感装置。

背景技术

运动控制技术的应用越来越广泛，尤其在机器人或机械手出现后，一些劳动强度大、工作环境危险、工作效率严格或高精度动作要求等方面的工作，人力逐渐被精密机械所替代。

机器人或机械手等精密机械要求通过多轴运动可任意设置运动的目标位置、运行轨迹和运动速度，因此对多轴运动控制的精度要求很高。多轴运动控制包括开环控制、全闭环控制和部分闭环控制三种控制方式。

开环控制是多轴运动控制的主要形式。每一轴的位置控制器包括运动控制单元、伺服电机及其传感器。每一轴的最终位置精度受到伺服电机、运动控制单元的减速箱和传动装置的误差影响。如果是关节式的机械手，最终的位置偏差是每个运动轴的偏差叠加。开环控制对伺服电机、减速箱、传动装置各部件的精度要求很高，不容易实现高精度的控制要求。

全闭环控制是在机器人或机械手的运动终端位置安装空间位置传感器，在机器全运动范围内实时检测实际位置。这种控制方式对伺服电机、减速箱、传动装置的精度要求不高，任意范围都有良好的控制精度，是一种理想的控制方式。但全范围、多维以及高精度的空间位置传感器很难实现，目前几乎没有实用化。

大部分的机器人或机械手的运动都是在两到几个点之间移动。一般对目标位置的精度要求很高，但对移动轨迹的精度要求不高。部分闭环的运动控制就是为了满足这种要求产生的，实现的方法是在运动的目标位置附近安装位置传感装置，当机械手进入其检测范围才起作用，对定位的偏差进行检测和修正，保证最终位置的准确性。这种控制方法在降低了对空间位置检测要求的同时又保持了如全闭环的高控制精度、低部件要求的优点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种能够直接同时检测距离和速度并对其按剩余距离进行限速的电梯终端位置限速装置。

一种基于图像分析的位置检测传感装置，包括一检测头和一标靶。该检测头包括一摄像头；该标靶具有一直径为D的圆形区的标靶图像，该圆形区沿着一轴线对半分成两个半圆；该圆形区平分为一黑区和一白区，该黑区和白区之间具有一分界线，该分界线由分别设置在轴线两侧并仅在圆形区的圆心处连接的二个直径为D/2的半圆形组成。该摄像头在检测位置拍摄标靶图像并与一标准图像相对比，获得检测头相对标靶X、Y、Z轴向以及角度的位置偏差值，并通过检测头传送至远端控制装器。

进一步，该检测头还包括图像处理器和信号接口，所述摄像头在检测位置获得标靶图像并传送至图像处理器中进行图像分析，获得检测头摄像头相对标靶的X、Y、Z轴向以及角度的位置偏差值，然后通过信号接口将位置偏差值传送至远端运动控制器，控制调整检测头的位置。

进一步，该检测头安装在一移动部件上，该标靶安装在一固定部件上，该检测头相对该标靶移动。

进一步，所述图像处理器根据检测位置图像的黑区和白区的占空比判断检测位置的偏向，然后通过信号接口将位置偏差信号传送至远端运动控制器，控制调整检测头的X轴和Y轴方向的移动。

进一步，所述检测头位置被调整，使得检测位置图像的黑区和白区的占空比为1∶1时，对比检测位置图像与标准图像的黑白区分界线形状，并控制调整检测头的Z轴方向的移动，使检测位置图像与标准图像的黑白区分界线的形状一致。

进一步，所述图像处理器根据检测位置图像的分界线与标准图像的分界线的角度偏差值判断检测位置的角度偏差，然后通过信号接口将位置偏差信号传送至远端运动控制器，控制调整检测头旋转角度。

一种基于图像分析的位置检测方法，包括步骤1：设置一标靶图像，所述标靶图像为一直径为D的圆形区，该圆形区沿着一轴线对半分成两个半圆；该圆形区平分为一黑区和一白区，该黑区和白区之间具有一分界线，该分界线由分别设置在轴线两侧并仅在圆形区的圆心处连接的二个直径为D/2的半圆形组成；步骤2：对准所述标靶图像的圆心在标准位置获得一标准图像；步骤3：获得检测位置图像，并将其与标准图像做对比，获得检测位置相对标准位置的X、Y、Z轴向以及角度的位置偏差值。

根据检测位置图像的黑白占空比判断检测位置偏向黑区或白区，从而计算检测位置相对标准位置X轴向和Y轴向的偏移量。

当检测位置图像的黑白占空比为1∶1时，对比检测位置图像与标准图像的黑白区交界形状，从而计算检测位置相对标准位置Z轴向的偏移量。

进一步，对比检测位置图像的分界线与标准图像的分界线的角度偏差值，从而计算检测位置相对标准位置的角度偏移值。