一種基于慣性檢測(cè)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(cè)的激光跟蹤儀靶球定位裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)工業(yè)機(jī)器人在線檢測(cè)需要進(jìn)行精確的測(cè)量，目前大部件的在線檢測(cè)常采用激光跟蹤儀來進(jìn)行測(cè)量，傳統(tǒng)激光跟蹤儀的測(cè)量都需要人工手動(dòng)進(jìn)行引光操作，測(cè)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(cè)量是通過對(duì)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(cè)量來獲得。工業(yè)機(jī)器人在線檢測(cè)裝置中廣泛采用激光跟蹤測(cè)量裝置，它具有測(cè)量范圍大、精度高、操作簡(jiǎn)單、可現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等特點(diǎn)，是目前廣泛應(yīng)用并極具應(yīng)用研宄價(jià)值的測(cè)量方法。然而傳統(tǒng)的激光跟蹤測(cè)量?jī)x在效率、便捷性上存在一些不足:使用單臺(tái)激光跟蹤儀無法實(shí)現(xiàn)靶球的自動(dòng)測(cè)量定位，需要工作人員人工引光，因激光強(qiáng)度較大對(duì)工作人員引光時(shí)存在一定的危險(xiǎn)性，牽引目標(biāo)靶球進(jìn)行移動(dòng)時(shí)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(cè)量效率低下；對(duì)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(dòng)過程中，難免會(huì)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(cè)量進(jìn)度，在對(duì)發(fā)生激光遮擋的位置更是無法完成測(cè)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(cè)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(cè)量軌跡，影響測(cè)量進(jìn)度，同時(shí)不能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人全運(yùn)動(dòng)空間軌跡測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于慣性檢測(cè)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(cè)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(duì)難測(cè)點(diǎn)或者遮擋位置的測(cè)量，提高激光跟蹤儀引光效率和測(cè)量自動(dòng)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(duì)位姿檢測(cè)模塊和靶球初始位姿檢測(cè)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(cè)模塊與主控模塊連接，靶球相對(duì)位姿檢測(cè)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(cè)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(tái)和激光跟蹤頭，靶球初始位姿檢測(cè)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(cè)傳感器和初始姿態(tài)檢測(cè)傳感器；激光跟蹤頭通過跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)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(duì)固定位姿信息通過初始位置檢測(cè)傳感器和初始姿態(tài)檢測(cè)傳感器檢測(cè)后輸入到主控模塊，靶球相對(duì)位姿檢測(cè)模塊固定安裝在靶球內(nèi)部，初始檢測(cè)時(shí)靶球通過固定靶球座安裝在激光跟蹤儀上，運(yùn)動(dòng)軌跡檢測(cè)時(shí)靶球通過移動(dòng)靶球座安裝在機(jī)器人本體的末端法蘭上；靶球相對(duì)位姿檢測(cè)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(cè)電源，三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀檢測(cè)靶球運(yùn)動(dòng)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(hào)，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(gè)初始位置檢測(cè)傳感器，圓柱曲面上安裝有至少兩個(gè)初始姿態(tài)檢測(cè)傳感器。
[0009]所述的初始位置檢測(cè)傳感器和初始姿態(tài)檢測(cè)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(cè)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(duì)難測(cè)點(diǎn)或者遮擋位置的測(cè)量，提高激光跟蹤儀引光效率和測(cè)量自動(dòng)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(dòng)靶球座；4:靶球；5:激光跟蹤頭；6:跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)；7:跟蹤底座；8:固定靶球座；9:球曲面；10:初始位置檢測(cè)傳感器；11:圓柱曲面；12:初始姿態(tài)檢測(cè)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(duì)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(duì)位姿檢測(cè)模塊和靶球初始位姿檢測(cè)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(cè)模塊與主控模塊連接，靶球相對(duì)位姿檢測(cè)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(cè)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(tái)6和激光跟蹤頭5，靶球初始位姿檢測(cè)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(cè)傳感器10和初始姿態(tài)檢測(cè)傳感器12 ;激光跟蹤頭5通過跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)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(duì)固定位姿信息通過初始位置檢測(cè)傳感器10和初始姿態(tài)檢測(cè)傳感器12檢測(cè)后輸入到主控模塊，靶球相對(duì)位姿檢測(cè)模塊固定安裝在靶球4內(nèi)部，初始檢測(cè)時(shí)靶球4通過固定靶球座8安裝在激光跟蹤儀上，運(yùn)動(dòng)軌跡檢測(cè)時(shí)將靶球4移到移動(dòng)靶球座3上，通過移動(dòng)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(duì)位姿檢測(cè)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(cè)電源，三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀檢測(cè)靶球運(yùn)動(dòng)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(hào)，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(cè)得到相對(duì)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(dòng)靶球座上，通過三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀檢測(cè)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(duì)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(gè)初始位置檢測(cè)傳感器10，圓柱曲面11上安裝有至少兩個(gè)初始姿態(tài)檢測(cè)傳感器12。
[0026]初始位置檢測(cè)傳感器10和初始姿態(tài)檢測(cè)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(cè)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(duì)位姿檢測(cè)模塊通過無線電方式連接以將檢測(cè)到的靶球相對(duì)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(cè)得的相對(duì)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(duì)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