[发明专利]一种用于轨道移动设备的激光光栅定位系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光定位系统，尤其涉及一种基于激光全反射和漫反射原理的用于轨道移动设备的激光光栅精确定位系统。

背景技术

随着科学技术和社会的发展，大量智能移动设备不断涌现，如智能仓储系统、智能图书馆系统和图书ATM机系统等。在这些系统中，机械手、机械臂以及堆垛机等的精确定位技术至关重要，而现有的定位技术中大都采用激光测距、运动轨迹计算和条码扫描等方法。这些现有技术存在价格较高、定位精度和可靠性较差的缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种用于轨道移动设备的激光光栅定位系统，以解决现有技术存在的上述价格较高、定位精度和可靠性较差的不足之处。

解决上述技术问题的技术方案是：一种用于轨道移动设备的激光光栅定位系统，包括运动导轨、移动设备、激光发射和接收模块、定位光栅条，所述的运动导轨用于提供移动设备的运动约束和运动轨迹；所述的移动设备底部安装在运动导轨上并沿运动导轨左右移动；所述的激光发射和接收模块固定在移动设备上，用于发射激光和接收反射激光信号；所述的定位光栅条安装在放置待定位物体的固定物架上，用于提供不同强度和形式的反射激光信号。

本发明的进一步技术方案是：所述的定位光栅条由区域Ⅰ和区域Ⅱ交替排列而成；所述的区域Ⅰ为不吸收光的漫反射区域，该区域Ⅰ上涂覆有具有反光性能的漫反射材料，以便保证在该区域Ⅰ具有足够的激光反射强度，使每个激光接收管都能接收到足够强度的反射信号；所述的区域Ⅱ用于提供移动设备精确定位的标识，该区域Ⅱ为全反射区域或吸收光的漫反射区域，所述的全反射区域具有较好的光学平整度，当激光入射在该区域Ⅱ上时具有良好的光学全反射性能，使其产生的一束主反射光束不能使离散分布的多个激光接收管同时有信号输出；所述的吸收光的漫反射区域涂覆较好吸光性能的漫反射材料，以便保证当激光入射在该区域上时，激光的强度被大量吸收，少量的漫反射激光不足以使每个激光接收管均有信号输出。

本发明的再进一步技术方案是：所述的区域Ⅰ上涂覆的漫反射材料为白色哑光涂料；所述的区域Ⅱ涂覆的漫反射材料为黑色哑光涂料。

本发明的再进一步技术方案是：所述的激光发射和接收模块包括电源模块、调频模块、调压模块、控制模块、激光发射模块、激光接收模块、逻辑判断模块、信号放大模块、信号输出模块，所述的电源模块用于为各模块提供电源；所述的调频模块、调压模块、控制模块、激光发射模块依次连接，所述的激光接收模块、逻辑判断模块、信号放大模块、信号输出模块依次连接，所述的激光发射模块经过调频模块、调压模块和控制模块作用后，发射一定频率的激光光束，并随移动设备扫描定位光栅条，激光接收模块将定位光栅条的反射光转换为相应的电平信号，再经逻辑判断模块、信号放大模块处理后通过信号输出模块输出给控制系统进行计数定位，以便由控制系统控制电机对移动设备进行精确定位。

本发明的再进一步技术方案是：所述的激光发射模块包括至少一个激光发射管。

所述的激光接收模块包括至少两个激光接收管，当激光光束入射在定位光栅条的区域Ⅰ上时，激光接收模块的每个激光接收管能同时接收到一定强度的漫反射激光信号，使每个激光接收管同时有输出信号；当激光束射在定位光栅条的区域Ⅱ上时，激光接收模块中至少有一个激光接收管不能接收到全反射激光信号，或每个激光接收管都接收到不足以使其有信号输出的漫反射激光信号。

所述的调频模块用于调制激光光束的频率，使其在激光接收模块的接收频率范围内，以减少外界光源的干扰；所述的调压模块用于调整激光发射管的工作电压和电流，以调节激光发射管的光束强度；

所述的逻辑判断模块用于将获取的接收管信号进行逻辑判断，当每个激光接收管同时接收到定位光栅条上区域Ⅰ的漫反射激光信号时，逻辑模块输出为高电平，当至少有一个激光接收管接收不到定位光栅条上区域Ⅱ的全反射激光信号，或每个激光接收管都接收到不足以使其有输出信号的漫反射激光信号时，逻辑模块输出为低电平；所述的信号放大模块对逻辑判断模块输出的电平进行信号放大处理，信号输出模块输出最终信号，以便使控制系统根据高低电平的变化进行定位计算。

所述的激光发射模块至少有两个激光发射管，其中一个为正常工作状态的激光发射管Ⅰ，另一个为备用状态的激光发射管Ⅱ；所述的激光发射和接收模块还包括有控制模块，该控制模块用于控制激光发射管Ⅰ和激光发射管Ⅱ的开断，当激光发射管Ⅰ出现故障时，激光发射管Ⅱ自动投入工作，以便提高可靠性。

所述的激光接收模块中的激光接收管离散布置在激光发射管的周围。