一種基于慣性檢測的激光跟蹤儀靶球定位裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種靶球定位裝置，尤其是涉及一種基于慣性檢測的激光跟蹤儀靶球定位裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]對工業(yè)機(jī)器人在線檢測需要進(jìn)行精確的測量，目前大部件的在線檢測常采用激光跟蹤儀來進(jìn)行測量，傳統(tǒng)激光跟蹤儀的測量都需要人工手動進(jìn)行引光操作，測量效率低、過程繁瑣，難以滿足工業(yè)機(jī)器人快速發(fā)展的的要求。
[0003]工業(yè)機(jī)器人軌跡測量是通過對機(jī)器人末端法蘭盤上的基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行高速連續(xù)測量來獲得。工業(yè)機(jī)器人在線檢測裝置中廣泛采用激光跟蹤測量裝置，它具有測量范圍大、精度高、操作簡單、可現(xiàn)場檢測等特點(diǎn)，是目前廣泛應(yīng)用并極具應(yīng)用研宄價值的測量方法。然而傳統(tǒng)的激光跟蹤測量儀在效率、便捷性上存在一些不足:使用單臺激光跟蹤儀無法實(shí)現(xiàn)靶球的自動測量定位，需要工作人員人工引光，因激光強(qiáng)度較大對工作人員引光時存在一定的危險(xiǎn)性，牽引目標(biāo)靶球進(jìn)行移動時要保證靶球的位置和角度確保激光能順利反射，操作帶有一定的難度，造成測量效率低下；對于一些高難度點(diǎn)，人工引光一次無法達(dá)到；并且靶球在工業(yè)機(jī)器人末端法蘭盤運(yùn)動過程中，難免會發(fā)生光線遮擋或者入射激光角度超出了靶球可接受的入射角，容易發(fā)生斷光現(xiàn)象，影響測量進(jìn)度，在對發(fā)生激光遮擋的位置更是無法完成測量。
[0004]目前，有基于視覺的激光跟蹤儀靶球定位裝置，因其采用的視覺方法，故必然也仍然存在光線遮擋問題，在測量過程中如果發(fā)生了遮擋，則必須退回之前已知點(diǎn)位，并重新規(guī)劃測量軌跡，影響測量進(jìn)度，同時不能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人全運(yùn)動空間軌跡測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于慣性檢測的激光跟蹤儀靶球定位裝置，能夠克服人工引光操作繁瑣的不足，可實(shí)現(xiàn)不影響測量進(jìn)度的情況下實(shí)現(xiàn)斷光續(xù)接功能，亦可實(shí)現(xiàn)對難測點(diǎn)或者遮擋位置的測量，提高激光跟蹤儀引光效率和測量自動化程度。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下的技術(shù)方案:
[0007]本實(shí)用新型包括激光跟蹤儀、通信模塊、主控模塊、無線接收模塊、靶球相對位姿檢測模塊和靶球初始位姿檢測模塊，激光跟蹤儀經(jīng)通信模塊與主控模塊連接，靶球初始位姿檢測模塊與主控模塊連接，靶球相對位姿檢測模塊通過無線方式與無線接收模塊連接，無線接收模塊與主控模塊連接，總電源連接靶球初始位姿檢測模塊、無線接收模塊、主控模塊、通信模塊和激光跟蹤儀進(jìn)行供電；激光跟蹤儀包括跟蹤底座、跟蹤轉(zhuǎn)臺和激光跟蹤頭，靶球初始位姿檢測模塊包括固定靶球座以及安裝在固定靶球座上的初始位置檢測傳感器和初始姿態(tài)檢測傳感器；激光跟蹤頭通過跟蹤轉(zhuǎn)臺安裝在跟蹤底座上，固定靶球座水平固定安裝在跟蹤底座上，固定靶球座與跟蹤底座之間的相對固定位姿信息通過初始位置檢測傳感器和初始姿態(tài)檢測傳感器檢測后輸入到主控模塊，靶球相對位姿檢測模塊固定安裝在靶球內(nèi)部，初始檢測時靶球通過固定靶球座安裝在激光跟蹤儀上，運(yùn)動軌跡檢測時靶球通過移動靶球座安裝在機(jī)器人本體的末端法蘭上；靶球相對位姿檢測模塊包括無線發(fā)送模塊、三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀以及進(jìn)行供電的檢測電源，三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀檢測靶球運(yùn)動的慣性參數(shù)信息傳送到無線發(fā)送模塊后發(fā)出無線信號，由無線接收模塊接收后傳送到主控模塊處理，主控模塊通過通信模塊與激光跟蹤儀連接，將靶球位姿信息傳輸給激光跟蹤儀，由激光跟蹤儀控制激光跟蹤頭定位跟蹤靶球。
[0008]所述的固定靶球座上表面中心設(shè)有球曲面，球曲面一側(cè)為圓柱曲面，球曲面上安裝有至少三個初始位置檢測傳感器，圓柱曲面上安裝有至少兩個初始姿態(tài)檢測傳感器。
[0009]所述的初始位置檢測傳感器和初始姿態(tài)檢測傳感器均為壓電傳感器。
[0010]所述的球曲面的直徑與靶球的球面直徑相同，所述圓柱曲面的直徑與靶球的圓柱面直徑相同。
[0011]所述的固定革El球座采用磁性材料。
[0012]所述的無線發(fā)送模塊和無線接收模塊均采用射頻單片機(jī)。
[0013]所述的檢測電源采用電池，設(shè)有外接供電接口進(jìn)行供電。
[0014]本實(shí)用新型的有益之處在于:
[0015]本實(shí)用新型能夠克服人工引光的不足，可實(shí)現(xiàn)斷光續(xù)接功能，亦可實(shí)現(xiàn)對難測點(diǎn)或者遮擋位置的測量，提高激光跟蹤儀引光效率和測量自動化程度。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖2是本實(shí)用新型的裝置框圖。
[0018]圖3是本實(shí)用新型的固定靶球座示意圖。
[0019]圖中:1:機(jī)器人本體；2:末端法蘭；3:移動靶球座；4:靶球；5:激光跟蹤頭；6:跟蹤轉(zhuǎn)臺；7:跟蹤底座；8:固定靶球座；9:球曲面；10:初始位置檢測傳感器；11:圓柱曲面；12:初始姿態(tài)檢測傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021]如圖2所示，本實(shí)用新型包括激光跟蹤儀、通信模塊、主控模塊、無線接收模塊、靶球相對位姿檢測模塊和靶球初始位姿檢測模塊，激光跟蹤儀經(jīng)通信模塊與主控模塊連接，靶球初始位姿檢測模塊與主控模塊連接，靶球相對位姿檢測模塊通過無線方式與無線接收模塊連接，無線接收模塊與主控模塊連接，總電源連接靶球初始位姿檢測模塊、無線接收模塊、主控模塊、通信模塊和激光跟蹤儀進(jìn)行供電。
[0022]如圖1所示，本實(shí)用新型的激光跟蹤儀包括跟蹤底座7、跟蹤轉(zhuǎn)臺6和激光跟蹤頭5，靶球初始位姿檢測模塊包括固定靶球座8以及安裝在固定靶球座8上的初始位置檢測傳感器10和初始姿態(tài)檢測傳感器12 ;激光跟蹤頭5通過跟蹤轉(zhuǎn)臺6安裝在跟蹤底座7上，固定靶球座8水平固定安裝在跟蹤底座7上，固定靶球座8與跟蹤底座7之間的相對固定位姿信息通過初始位置檢測傳感器10和初始姿態(tài)檢測傳感器12檢測后輸入到主控模塊，靶球相對位姿檢測模塊固定安裝在靶球4內(nèi)部，初始檢測時靶球4通過固定靶球座8安裝在激光跟蹤儀上，運(yùn)動軌跡檢測時將靶球4移到移動靶球座3上，通過移動靶球座3安裝在機(jī)器人本體I的末端法蘭2上。
[0023]如圖1所示，靶球相對位姿檢測模塊包括無線發(fā)送模塊、三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀以及進(jìn)行供電的檢測電源，三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀檢測靶球運(yùn)動的慣性參數(shù)信息傳送到無線發(fā)送模塊后發(fā)出無線信號，由無線接收模塊接收后傳送到主控模塊處理，主控模塊通過通信模塊與激光跟蹤儀連接，將靶球位姿信息傳輸給激光跟蹤儀，由激光跟蹤儀控制激光跟蹤頭定位跟蹤靶球。
[0024]本實(shí)用新型的靶球需要先放著在固定靶球座上并確保初始位置狀態(tài)正確，通過檢測得到相對固定位姿信息傳送到主控模塊后，然后才將靶球安裝在機(jī)器人末端的移動靶球座上，通過三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀檢測得到慣性參數(shù)信息傳送到主控模塊，并由主控模塊處理得到勒I球相對位姿，進(jìn)行定位勒球。
[0025]如圖3所示，固定靶球座8上表面中心設(shè)有球曲面9，球曲面9 一側(cè)為圓柱曲面11，球曲面9上安裝有至少三個初始位置檢測傳感器10，圓柱曲面11上安裝有至少兩個初始姿態(tài)檢測傳感器12。
[0026]初始位置檢測傳感器10和初始姿態(tài)檢測傳感器12均為壓電傳感器。
[0027]球曲面9的直徑與靶球的球面直徑相同，所述圓柱曲面11的直徑與靶球的圓柱面直徑相同。
[0028]固定革El球座采用磁性材料。
[0029]無線發(fā)送模塊和無線接收模塊均采用射頻單片機(jī)，包括MCU及天線。
[0030]檢測電源采用電池，設(shè)有外接供電接口進(jìn)行供電。
[0031]本實(shí)用新型的靶球相對位姿檢測模塊通過無線電方式連接以將檢測到的靶球相對位置信息輸送給主控模塊，激光跟蹤儀帶有外部數(shù)據(jù)通信功能，通過通信模塊與主控模塊連接。主控模塊，將靶球初始位置信息以及加速度傳感器測得的相對變化位置信息，根據(jù)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化的理論原理確定靶球位置坐標(biāo)信息，通過通信模塊與激光跟蹤儀3連接將靶球位置信息傳輸給激光跟蹤儀3并由激光跟蹤儀控制其執(zhí)行機(jī)構(gòu)對靶球進(jìn)行跟蹤。
[0032]固定靶球座通過高精度機(jī)械安裝在激光跟蹤儀上，以保證其在所述激光跟蹤儀的坐標(biāo)系下位置