本發(fā)明涉及位移測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種精確位移測量裝置及包含該測量裝置的小車。

背景技術(shù)：

目前，測算汽車的位移時，采用的方法為通過驅(qū)動輪子的直徑和旋轉(zhuǎn)周數(shù)來測算前進后退位移，但是，該方法對于零轉(zhuǎn)彎半徑的載重四輪驅(qū)動小車來說并不適合，當(dāng)零半徑轉(zhuǎn)彎時，載重四輪驅(qū)動小車無轉(zhuǎn)向輪子，而且零轉(zhuǎn)彎半徑的載重四輪驅(qū)動小車的輪子非純滾動運動，直接計算誤差很大。此外，當(dāng)?shù)孛娌黄秸麜r，驅(qū)動輪子滑動導(dǎo)致位移計算誤差增大，從而使位移測量的精確度很低，參考價值十分有限。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種精確位移測量裝置及包含該測量裝置的小車，該裝置有效解決載重四輪驅(qū)動小車的位移計算問題，且能達到很好的精度；該小車的位移測量結(jié)果精確度高。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種精確位移測量裝置，包括機架、調(diào)節(jié)柱和行走輪，調(diào)節(jié)柱被機架支撐，調(diào)節(jié)柱的下方安裝有行走輪，所述行走輪可上下移動，所述行走輪的上方設(shè)有預(yù)壓緊的彈性元件，彈性元件使得行走輪在行走時可壓緊在地面上。

進一步的，行走輪為偏心萬向輪。偏心萬向輪的輪子存在偏心距，產(chǎn)生摩擦力矩，從而使行駛中萬向輪的方向保持跟前進方向一致，提高測量的精確度。

進一步的，偏心萬向輪和調(diào)節(jié)柱之間設(shè)置有滑環(huán)，滑環(huán)包括靜止部分和旋轉(zhuǎn)部分，靜止部分與調(diào)節(jié)柱相連接，旋轉(zhuǎn)部分與偏心萬向輪的安裝架相連接。滑環(huán)也稱作旋轉(zhuǎn)電氣接口、電氣旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，滑環(huán)可以在無限制連續(xù)旋轉(zhuǎn)時在固定結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)之間傳輸電源和數(shù)據(jù)信號，偏心萬向輪上的位移信號采集裝置的電纜線通過滑環(huán)與其他的設(shè)備相連接，使位移信號采集裝置與偏心萬向輪同時相對機架轉(zhuǎn)動，并且不會發(fā)生電纜的纏繞，解決繞線問題。

關(guān)于彈性元件的布置方式，一種可選擇的技術(shù)方案為：調(diào)節(jié)柱帶動行走輪上下移動，行走輪的上方設(shè)有彈性元件限位裝置，彈性元件一端頂壓在機架上，彈性元件另一端在所述彈性元件限位裝置上，使得所述行走輪在行走時可壓緊在地面上。彈簧的兩端分別被機架和彈簧限位裝置限定，當(dāng)行走輪接觸地面時，彈簧處于壓縮狀態(tài)，在彈簧彈力的作用下，行走輪在行走時會被壓緊在地面上，使行走輪與地面保持適當(dāng)?shù)哪Σ亮?，在地面不平整的情況下也能準(zhǔn)確測量位移，同時能有效解決非純滾動位移導(dǎo)致計算誤差的問題。

優(yōu)選的，所述彈性元件為套置在所述調(diào)節(jié)柱外側(cè)的彈簧、圍繞所述調(diào)節(jié)柱均勻分布的彈簧、圍繞所述調(diào)節(jié)柱均勻分布的弓形板或者圍繞所述調(diào)節(jié)柱均勻分布的彈性片。

關(guān)于彈簧限位裝置的一種可選擇的技術(shù)方案為：彈簧限位裝置為安裝在調(diào)節(jié)柱底端的安裝板，安裝板與調(diào)節(jié)柱相垂直，安裝板的直徑大于調(diào)節(jié)柱的直徑。

關(guān)于彈簧限位裝置的另一種可選擇的技術(shù)方案為：彈簧限位裝置為突出在調(diào)節(jié)柱側(cè)壁上的環(huán)形凸緣。

關(guān)于彈性元件的布置方式，另一種可選擇的技術(shù)方案為：彈性元件一端頂壓在調(diào)節(jié)柱的底端面上，彈性元件另一端頂壓在行走輪的安裝架上，使得行走輪在行走時可壓緊在地面上，彈性元件位于所述滑環(huán)的內(nèi)部。彈性元件位于調(diào)節(jié)柱與行走輪的安裝架之間，也可起到將行走輪壓緊在地面上的作用。因為彈性元件的連接屬于柔性連接，將彈性元件限定在滑環(huán)內(nèi)，同時行走輪的安裝架也位于滑環(huán)內(nèi)，這樣滑環(huán)在水平方向?qū)π凶咻喌陌惭b架形成限位，避免行走輪在水平方向晃動，使得彈性元件只能在縱向上變形。

進一步的，調(diào)節(jié)柱的頂端穿過機架，調(diào)節(jié)柱與機架的配合處安裝有直線導(dǎo)軌軸承。直線導(dǎo)軌軸承可以引導(dǎo)調(diào)節(jié)柱在豎直的直線方向上移動，增加測量的精確性，同時，直線導(dǎo)軌軸承比起直線導(dǎo)軌，成本低，承受載荷能力強。

進一步的，行走輪的輪軸上安裝有編碼器，編碼器為1000線高精度編碼器。1000線高精度編碼器，是指行走輪的輪軸轉(zhuǎn)一圈，編碼器輸出1000個脈沖，一般汽車的車速表只有8線、16線的精度，該裝置采用1000線高精度的編碼器，精度提高1000/16＝62.5倍，有效減少計算位移的誤差。

進一步的，編碼器上電性連接有處理器，處理器用于編碼器數(shù)據(jù)的存儲和實時記錄。處理器還可用于編碼器數(shù)據(jù)的分析，設(shè)置處理器，便于編碼器數(shù)據(jù)的存儲、分析和實時記錄，實際應(yīng)用時更加方便。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種小車，該小車的底盤上安裝有上述精確位移測量裝置。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明示例的精確位移測量裝置，裝載有彈性元件，預(yù)壓緊的彈性元件使行走輪一直保持緊貼地面，使行走輪與地面保持適當(dāng)?shù)哪Σ亮?，在地面不平整的情況下也能準(zhǔn)確測量位移。

2、本發(fā)明示例的精確位移測量裝置，采用了偏心萬向輪，輪子存在偏心距，產(chǎn)生摩擦力矩，從而使行駛中萬向輪的方向保持跟前進方向一致，提高測量的精確度，同時萬向輪可360度旋轉(zhuǎn)，避免了輪子與地面的滑動摩擦，能有效解決非純滾動位移導(dǎo)致計算誤差的計算問題。

3、本發(fā)明示例的精確位移測量裝置，通過滑環(huán)結(jié)構(gòu)，可以在無限制連續(xù)旋轉(zhuǎn)時在固定結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)之間傳輸電源和數(shù)據(jù)信號，使位移信號采集裝置與偏心萬向輪同時相對機架轉(zhuǎn)動，并且不會發(fā)生電纜的纏繞，解決繞線問題。

4、本發(fā)明示例的精確位移測量裝置，采用編碼器作為位移信號采集裝置，編碼器不僅可以采集直線位移，還可以采集角位移，當(dāng)萬向輪產(chǎn)生相對滾動時，編碼器記錄旋轉(zhuǎn)角度，通過滑環(huán)把數(shù)據(jù)傳送到上一級處理器，通過已知的小車移動方向與編碼器反饋回來的數(shù)據(jù)，融合計算小車的相對位移與角度，實時記錄位移數(shù)據(jù)，參考價值高。

5、本發(fā)明示例的精確位移測量裝置，采用1000線高精度編碼器，偏心萬向輪的輪軸轉(zhuǎn)一圈，編碼器便會輸出1000個脈沖，一般汽車的車速表只有8線、16線的精度，該裝置采用1000線高精度的編碼器，精度提高1000/16＝62.5倍，有效減少計算位移的誤差。

6、本發(fā)明示例的小車，位移測量精度高，位移測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1機架，2直線導(dǎo)軌軸承，3調(diào)節(jié)柱，4彈性元件，5滑環(huán)，6偏心萬向輪，7編碼器，8電纜，9安裝板。

具體實施方式

為了更好的了解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。

實施例一：

如圖1所示，一種精確位移測量裝置，包括機架1、調(diào)節(jié)柱3和偏心萬向輪6，調(diào)節(jié)柱3的頂端穿過機架1并可沿機架1上下移動，調(diào)節(jié)柱3的底端設(shè)有安裝板9，調(diào)節(jié)柱3與安裝板9相垂直；安裝板9的下方安裝有偏心萬向輪6，偏心萬向輪6的輪軸上安裝有編碼器7；偏心萬向輪6的上方設(shè)有預(yù)壓緊的彈性元件4。

本實施例中，彈性元件4為套置在調(diào)節(jié)柱3外側(cè)的彈簧，彈簧一端頂壓在機架1上，彈簧另一端頂壓在安裝板9上，從而將偏心萬向輪6壓緊在地面上。

安裝板9的底面上設(shè)有滑環(huán)5，偏心萬向輪6的安裝架和安裝板9之間通過滑環(huán)5相連接?；h(huán)5包括靜止部分和旋轉(zhuǎn)部分，靜止部分與安裝板9相連接，旋轉(zhuǎn)部分與偏心萬向輪6的安裝架相連接。滑環(huán)5可以在無限制連續(xù)旋轉(zhuǎn)時在固定結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)之間傳輸電源和數(shù)據(jù)信號，偏心萬向輪6上的編碼器7的電纜線通過滑環(huán)5與其他的設(shè)備相連接，使編碼器7與偏心萬向輪6同時相對機架1轉(zhuǎn)動，并且不會發(fā)生電纜的纏繞，解決繞線問題。

編碼器7和滑環(huán)5之間通過電纜8實現(xiàn)電性連接，滑環(huán)5通過電纜8連接到處理器上。本實施例中，處理器采用計算機，設(shè)置處理器，便于編碼器數(shù)據(jù)的存儲、分析和實時記錄，實際應(yīng)用時更加方便。

調(diào)節(jié)柱3與機架1的配合處安裝有直線導(dǎo)軌軸承2。直線導(dǎo)軌軸承2可以引導(dǎo)調(diào)節(jié)柱3在豎直的直線方向上移動，增加測量的精確性，同時，直線導(dǎo)軌軸承2比起直線導(dǎo)軌，成本低，承受載荷能力強。

本實施例中，編碼器7為1000線高精度編碼器。1000線高精度編碼器，是指偏心萬向輪的輪軸轉(zhuǎn)一圈，編碼器輸出1000個脈沖，一般汽車的車速表只有8線、16線的精度，該裝置采用1000線高精度的編碼器，精度提高1000/16＝62.5倍，有效減少計算位移的誤差。

本實施例中，彈性元件4的兩端分別被機架1和安裝板9限定，當(dāng)偏心萬向輪6接觸地面時，彈性元件4處于壓縮狀態(tài)，在彈性元件4彈力的作用下，偏心萬向輪6會被壓緊在地面上，使萬向輪與地面保持適當(dāng)?shù)哪Σ亮Γ诘孛娌黄秸那闆r下也能準(zhǔn)確測量位移，同時能有效解決非純滾動位移導(dǎo)致計算誤差的問題。

本實施例中，安裝板9的形狀不做限定，安裝板9用于為彈性元件4的底端限位，其可以設(shè)置為邊緣突出在調(diào)節(jié)柱3的側(cè)壁外部的任何形狀。

本實施例的小車，該小車的底盤上安裝有本實施例的精確位移測量裝置。

實施例二：

本實施例與實施例一相同的特征不再贅述，本實施例與實施例一不同的特征在于：如圖2所示，本實施例的彈性元件4為圍繞調(diào)節(jié)柱3均勻分布的彈簧。本實施例中，彈簧的數(shù)量不做限制，但為了壓緊力的均勻，避免行走輪偏斜，彈簧至少應(yīng)對稱的設(shè)置兩根，彈簧數(shù)量越多，壓緊力越均勻。

實施例一和實施例二中，彈簧的結(jié)構(gòu)形式可為螺旋彈簧、空氣彈簧、液壓彈簧等多種形式。

實施例三：

本實施例與實施例一相同的特征不再贅述，本實施例與實施例一不同的特征在于：如圖3所示，本實施例的彈性元件4為圍繞調(diào)節(jié)柱3均勻分布的弓形板。顯然的，此處的弓形板應(yīng)選用帶有彈性的弓形板，本實施例中，弓形板的數(shù)量不做限制，但為了壓緊力的均勻，避免行走輪偏斜，弓形板至少應(yīng)對稱的設(shè)置兩根，弓形板數(shù)量越多，壓緊力越均勻。

實施例三中的弓形板還可用彈性片代替。

上述實施例中，安裝板9可以用突出在調(diào)節(jié)柱3側(cè)壁外部的環(huán)形凸緣代替，彈性元件4的底端頂壓在該環(huán)形凸緣上。

本實施例的滑環(huán)，其固定部分可以安裝在上述環(huán)形凸緣上，也可以直接安裝在調(diào)節(jié)柱3的底端面上。

為便于對本發(fā)明的理解，下面結(jié)合一個工作過程對本發(fā)明做進一步的描述：

使用時，將本發(fā)明的精確位移測量裝置安裝在載重四輪驅(qū)動小車的底盤下，測量裝置裝載彈性元件4，預(yù)壓緊的彈性元件4使偏心萬向輪6一直保持緊貼地面，使偏心萬向輪6與地面保持適當(dāng)?shù)哪Σ亮Γ诘孛娌黄秸那闆r下也能準(zhǔn)確測量位移，同時能有效解決非純滾動位移導(dǎo)致計算誤差的計算問題。

當(dāng)小車移動時，偏心萬向輪6跟隨小車移動的方向移動，同時通過滑環(huán)5的結(jié)構(gòu)，使編碼器7與偏心萬向輪6同時相對機架1轉(zhuǎn)動，并解決繞線問題。

當(dāng)偏心萬向輪6產(chǎn)生相對滾動，高精度的編碼器7記錄旋轉(zhuǎn)角度，通過滑環(huán)5把數(shù)據(jù)傳送到上一級處理器，通過已知的小車移動方向與編碼器7反饋回來的數(shù)據(jù)，融合計算小車的相對位移與角度，實時記錄位移數(shù)據(jù)。

上述實施例中，均通過編碼器9進行位移信號的采集，但是，本發(fā)明的位移信號采集裝置不限于使用編碼器，還可以采用其他類型的角位移傳感器，或者同時安裝角位移傳感器和直線位移傳感器，角位移傳感器和直線位移傳感器所采集的數(shù)據(jù)同時上傳到處理器，進行位移的計算。

本發(fā)明的彈性元件不限于實施例所述的安裝方式，還可以設(shè)置為：彈性元件一端頂壓在所述調(diào)節(jié)柱3的底端面上，彈性元件另一端頂壓在偏心萬向輪6的安裝架上，使得偏心萬向輪6在行走時可壓緊在地面上，所述彈性元件位于所述滑環(huán)5的內(nèi)部。滑環(huán)5會對偏心萬向輪6的安裝架位于其內(nèi)部的部分形成限位，使其只能縱向移動，不能橫向移動。當(dāng)彈性元件安裝在調(diào)節(jié)柱3和行走輪的安裝架之間時，彈性元件的變形量補償了行走輪在上下方向的位移量，因此，該情況下調(diào)節(jié)柱3的位置可以固定不變。

上述實施例中所述的直線導(dǎo)軌軸承2還可用直線導(dǎo)軌代替。

本發(fā)明所稱的電性連接，是指被連接的部件之間存在電流、數(shù)據(jù)或者信號的傳輸，通過電纜連接可以實現(xiàn)。

以上描述僅為本申請的較佳實施例以及對所運用技術(shù)原理的說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本申請中所涉及的發(fā)明范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時也應(yīng)涵蓋在不脫離所述發(fā)明構(gòu)思的情況下，由上述技術(shù)特征或其等同特征進行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術(shù)特征進行互相替換而形成的技術(shù)方案。