CN102590890B - 用于标定装置的运动平台及其定位控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于标定装置的运动平台及一种用于标定装置的运动平台的定位控制方法。该运动平台包括底托架、设置于底托架上的运动单元，运动单元均包括导轨、滑动座、电动推杆、定位尺以及位置传感器，导轨固设于底托架上；电动推杆内的活动杆与滑动座固定连接，活动杆用于带动滑动座沿导轨的延伸方向平移；定位尺与滑动座固定连接，位置传感器与底托架或导轨固定连接；位置传感器用于探测是否有定位尺上的位置标识经过或停留在位置传感器的探测范围并发出探测结果。本发明所提供的运动平台或运动平台定位控制方法解决了现有技术存在造价高，控制复杂，且维护要求高的技术问题。

Description

用于标定装置的运动平台及其定位控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于标定装置的运动平台以及一种用于标定装置的运动平台的定位控制方法。

背景技术

高能X射线双能成像集装箱检查系统(简称：双能系统)是一种新型的集装箱检测系统，其具有识别被检物厚度范围广，且识别正确率、图像分析识别水平以及特异物质(例如：核材料、毒品、爆炸物等危禁品)的判断准确性均比较高的优点，所以能够更有效对集装箱实施检查。

双能加速器是高能X射线双能成像集装箱检查系统中的重要组成部分，用于发射出不同能量的X射线束，进而实现对集装箱内物品的检测。由于长途运输、配件更换、人为剂量调整等原因，双能系统的双能加速器会出现双能状态的波动，如果波动程度较大则必须对高能X射线双能成像集装箱检查系统进行重新标定，才能重新投入使用。

现有技术中使用一种标定装置对其进行定期标定。本发明人发现现有技术至少存在以下技术问题：现有的标定装置需要设置伺服电机，采用伺服控制系统，伺服电机价格昂贵，导致整个伺服控制系统造价高，并且，现有技术中采用的滚珠丝杠、滚珠导轨都需要定期注油维护，对维护要求较高。

发明内容

本发明首先提出一种用于标定装置的运动平台，解决现有技术的标定装置存在造价高，控制复杂，对维护要求较高的技术问题。

本发明还提供一种用于标定装置的运动平台的定位控制方法，本发明的定位控制方法控制方式简单，操作便利，同时具有较高的定位控制精度，而且不需要现有技术中的结构复杂、价格昂贵的标定装置。另外，在该定位控制方法中可以利用本发明提供的运动平台。

为解决上述技术问题，本发明的用于标定装置的运动平台的基本技术方案如下：

一种用于标定装置的运动平台，其特征在于：包括底托架、设置于所述底托架上的一个或更多个运动单元，每个所述运动单元均包括导轨、用于放置标定材料块的滑动座、电动推杆、定位尺以及一个或更多个位置传感器，其中：

所述导轨固设于所述底托架上；

所述电动推杆包括与所述底托架或所述导轨连接的固定部和相对于所述固定部能够移动并与所述滑动座连接的活动部，以便能随着所述活动部的运动而带动所述滑动座沿所述导轨的延伸方向平移；

所述定位尺上设置有多个位置标识；

所述定位尺与所述位置传感器二者中之一设置成相对于所述导轨固定而它们二者中之另一设置成能与所述滑动座一起运动，所述位置传感器能在探测到所述位置标识时发出探测结果信号。

基于上述基本技术方案，本发明至少可以产生如下技术效果：

与现有技术相比，本发明所提供的运动平台中设置有带有多个位置标识的定位尺以及位置传感器，通过定位尺以及位置传感器可以实时监控运动单元内滑动座及放置于滑动座上的标定材料块在导轨上的位置。利用本发明的运动平台，可以简化标定装置的结构，降低标定装置加工工艺的复杂程度。通过本发明的运动平台，可以通过简化的控制方式实现在标定装置的使用过程中精确的将标定材料块移动至预定的标定位置，进而实现对X射线检测系统例如双能系统的标定。

另外，有利的是，本发明的运动平台中无需使用价格昂贵的伺服电机，可使用普通的不带伺服电路的直流电机(优选使用带制动的直流电机)的电动推杆与定位尺、位置传感器结合起来便可以取代现有的伺服电机以及伺服控制系统。由于电动推杆、导轨、定位尺、位置传感器等均为成本低廉、构造简单的零部件，不易发生故障，降低了对维护的要求，所以也可以解决现有技术存在造价高，维护要求高的技术问题。

本发明用于标定装置的运动平台的优选方案如下：

在基于上述基本技术方案的优选方案中，所述固定部与所述底托架或所述导轨之间的连接为铰接，所述活动部与所述滑动座之间的连接为铰接；所述导轨包括相对于所述底托架固定的导轨本体和安装在所述导轨本体上并能沿着其滑动的导轨滑动件，所述滑动座与所述导轨滑动件固定连接而能与所述导轨滑动件一起沿着所述导轨本体滑动；所述定位尺与所述滑动座或所述导轨滑动件固定连接，所述位置传感器与所述底托架固定连接，或者反之，所述定位尺与所述底托架或所述导轨的导轨本体固定连接，所述位置传感器与所述滑动座或所述导轨滑动件固定连接。通过采用带有滑动件的导轨，使得滑动座可以通过滑动件与导轨的连接起来，拆卸都非常简便。电动推杆的固定部与底托架或导轨的铰接以及活动部与滑动座的铰接使得电动推杆的安装方便。

在基于上述优选方案的进一步优选的方案中，所述电动推杆包括电机、固定座、外套筒、和活动杆以及连接于所述电机与活动杆之间且封装于所述外套筒内的传动机构，所述电机为直流电机；所述电动推杆的固定部可以由所述外套筒构成，所述固定部与所述底托架或所述导轨之间的铰接是通过将所述固定座与所述底托架固定连接并将所述外套筒通过包括销轴的铰链结构与所述固定座铰接而实现的，所述销轴的轴心线与所述电动推杆的纵轴线的延伸方向垂直；所述电动推杆的活动部可由所述活动杆构成；所述电动推杆的活动部的末端可通过关节轴承与所述滑动座铰接，所述滑动座包括连接件，其中，所述连接件与所述关节轴承的内圈固定连接，所述活动杆的末端与所述关节轴承的外圈固定连接，或者，所述连接件与关节轴承的外圈固定连接，所述活动杆的末端与所述关节轴承的内圈固定连接，所述关节轴承的轴心线与所述电动推杆的纵轴线延伸方向垂直并与所述销轴的轴心线平行。通过关节轴承将活动杆与滑动座铰接，安装定位非常简便。通过采用电动推杆，其传动机构被封闭在外套筒内，使得传动机构免受锈蚀，即使标定装置的运动平台长期不用，也无需维护并可即时启用，解决了现有技术中的标定装置的传动机构外露带来的锈蚀、维护要求高的问题。所述直流电机优选使用带制动的直流电机。

在基于上述优选方案的进一步优选的方案中，所述导轨本体和/或所述导轨滑动件均由铝合金材料制成；所述导轨还包括设置于所述导轨滑动件与所述导轨本体之间的由复合塑料制成的滑动膜，所述滑动膜与所述导轨滑动件固定连接，且所述滑动膜可在所述导轨滑动件的带动下在所述导轨本体的外表面上滑动。铝合金材料为价格低廉、强度较高的轻质材料，有利于减轻设备的重量。而且，铝合金材料具有不易生锈的特点，确保了导轨不易生锈，具有好的工作性能，进一步降低了其对维护的要求。滑动膜的设置可以有效的减小导轨滑动件与导轨本体之间的摩擦力。

在上述优选方案的基础上的进一步优选方案如下：每个所述运动单元包括一条(即单根)所述导轨，且所述导轨为滑动导轨，每条所述导轨包括两条所述导轨本体，两条所述导轨本体为一体成形结构或者两条所述导轨本体固定连接在一起，所述两条导轨本体互相间隔开且平行，所述销轴的轴心线与所述关节轴承的轴心线形成的平面平行于或基本平行于所述两个导轨本体形成的平面，所述导轨滑动件包括两个导轨滑动件，所述两个导轨滑动件彼此平行并且沿着所述导轨的延伸方向互相间隔开，以便所述两条导轨本体和所述两个导轨滑动件共同形成对所述滑动座的可滑动的支撑；所述连接件可包括两个连接杆，所述电动推杆的活动部可处在所述两个连接杆之间。通过采用免维护(无需定期注油)的滑动导轨，进一步简化了结构，降低了制造成本和维护要求。长期停用之后，即时开机即时启用。单根导轨的采用，简化了整个平台的结构和装配。

在基于上述优选方案的进一步优选的方案中，所述滑动膜与所述导轨本体相接触的表面上开设有长度方向与所述导轨本体的延伸方向相平行的多个凹槽。所述凹槽的设置，使得在滑动膜的内表面与导轨本体的外表面之间的脏物或异物能移动到凹槽内，避免其滞留在滑动膜的内表面与导轨本体的外表面之间而造成磨损或影响运动平台的工作。

根据基于前述技术方案的进一步优选方案，所述位置标识可为在所述定位尺上沿其长度方向等距分布的凸齿、凹口、刻度线或色块；所述位置传感器可为光电开关。利用凸齿、凹口、刻度线或色块作为定位标识，制造加工定位尺时工艺简单。光电开关也可选择常用的光电开关，与定位尺上的凸齿、凹口、刻度线或色块这样的位置标识配合，提供了简单的定位控制方式。

根据基于前述优选方案的基础上的进一步的优选方案中，所述位置标识包括复位位置标识、负方向极限位置标识和正方向极限位置标识，所述光电开关包括能在探测到复位位置标识时触发的复位开关、能在探测到定位尺上的位置标识时触发的计数开关、能在探测到负方向极限位置标识时触发的负限位开关以及能在探测到正方向极限位置标识时触发的正限位开关，其中：所述复位开关与所述计数开关之间的距离大于所述定位尺上的负方向极限位置标识与正方向极限位置标识之间的距离，所述负限位开关和所述正限位开关分别处在所述复位开关和所述计数开关的外侧。通过不同的位置传感器执行不同性质的定位，可以进一步确保定位控制的精度和简便性。

在基于前述优选方案的基础上的进一步的优选方案中，所述光电开关为对射式光电开关，对射式光电开关属于常用一种光电开关。所述定位尺的长度方向可与所述导轨的延伸方向平行或基本平行，且所述凸齿为矩形齿，所述凸齿沿所述定位尺长度方向上的尺寸等于或小于相邻的所述凸齿之间的间隙或凹口的尺寸。所述定位尺可设计成使其横截面与槽形钢的横截面相同或基本相同，所述定位尺包括第一翼部和第二翼部及其之间的连接部，两个翼部上都带有所述位置标识，所述光电开关中的至少一部分的位置设置成使其能对第一翼部上的定位标识进行探测。另一部分的光电开关位置设置成使其能对第二翼部上的定位标识进行探测，通过将定位尺设计成具有槽形的横截面，使其两个翼部上都带有位置标识例如矩形齿状的位置标识，可以利用不同翼部上的位置标识分别与不同的位置传感器特别是对射式光电开关配合，可以缩短整个运动平台的长度，为其结构紧凑化提供了条件，也为安装提供了方便。对于双能系统或根据标定的需要，所述底托架上可以设置有两个所述运动单元，每个所述运动单元内的所述导轨均呈直线型且各自的延伸方向彼此平行。两个或更多个运动单元的结构可以彼此相同或基本相同，除定位尺的长度可以不同之外，这有助于实施标准化生产，降低制造成本，也为维护和安装带来了便利。

在基于前述优选方案的基础上的进一步的优选方案中，所述底托架上还固设有一个、两个或更多个机械限位件，所述机械限位件位于所述滑动座或所述滑动件滑动的轨迹上所述滑动座或所述滑动件允许向外到达的极限位置处，这些极限位置处在由所述负限位开关或正限位开关所限定的所述滑动座或所述滑动件的极限位置的外侧。机械限位件的设置确保了在限位开关失效之后滑动座仍然被限制在允许活动范围之内。

在基于前述技术方案的基础上的进一步的优选方案中，所述运动平台还包括控制器，所述控制器用于接收所述探测结果，还用于接收由外部即时输入的控制指令或者依据预先存储的探测结果与控制指令对应规则调用预先存储的与所述探测结果对应的控制指令，并根据所述控制指令控制所述电机的主轴的转速以及转动方向。包括控制器的运动平台可以实现标定定位的自动控制。

在基于前述优选方案的基础上的进一步的优选方案中，所述控制器可为PLC。PLC容易获得。PLC可以实现滑动座的运动定位控制。

同现有技术相比，本发明优选实施例所提供的技术方案未使用伺服电机、滚珠丝杠等高价值的部件，而是直接采用带直流电机的电动推杆通过光电开关、定位尺的定位方式达到了使用要求，从而简化了控制，降低了成本。每组运动平台可以仅采用单根(即一条)滑动导轨，减少了零部件的同时降低了加工、装配的难度。

除此之外，现有技术中采用的滚珠丝杠、滚珠导轨都需要定期注油维护，而本发明实施例使用的电动推杆和免维护的滑动导轨终身不需要注油维护。

本发明的用于标定装置的运动平台的定位控制方法的技术方案包括以下步骤：

复位，其中，控制器启动电动推杆，使其带动滑动座沿导轨滑动，使定位尺与复位位置传感器之间发生相对运动使定位尺上的作为复位位置标识的位置标识向复位位置传感器移动，当复位位置传感器探测到定位尺上的复位位置标识时发出探测结果信号给控制器，控制器使电动推杆断电停止，使滑动座停止在复位位置；

标定定位，其中，控制器启动电动推杆，使所述电动推杆带动所述滑动座沿所述导轨朝一个方向滑动，使定位尺与计数位置传感器之间发生相对运动，计数位置传感器每次探测到定位尺上的位置标识时发出探测结果信号给控制器，当控制器收到第一预定数量的由计数位置传感器发来的探测结果信号时控制器控制电动推杆停止使所述滑动座定位。

根据该定位控制方法的技术方案，借助于带有位置标识的定位尺与位置传感器(包括复位位置传感器和计数位置传感器)的组合方式实现了控制器对电动推杆的控制，从而控制了滑动座的标定定位。本发明的定位控制方法简化了现有技术中标定装置中标定定位的控制方法，可以降低标定装置的成本，并确保了标定定位的控制精度。同时，简化的方法也实现了标定正式开始以前滑动座的复位。

本发明的运动平台的定位控制方法的优选方案如下：

在定位控制方法的基本技术方案的基础上的优选定位控制方法中，所述标定定位步骤包括以下步骤中的至少一个或全部：正向标定定位，其中，所述控制器启动电动推杆，使其活动部朝远离固定部的方向运动而带动所述滑动座朝远离复位位置的方向移动，使定位尺与计数位置传感器之间发生相对运动，每当计数位置传感器探测到一个定位尺上的位置标识时发出一个探测结果信号给控制器，控制器接收到所述第一预定数量的探测结果信号时，控制电动推杆停止使所述滑动座定位；负向标定定位，其中，所述控制器启动电动推杆，使其活动部朝接近固定部的方向运动而带动所述滑动座朝接近复位位置的方向移动，使定位尺与计数位置传感器之间发生相对运动，每当计数位置传感器探测到一个定位尺上的位置标识时发出一个探测结果信号给控制器，控制器接收到第二预定数量的探测结果信号时，控制电动推杆断电停止从而使所述滑动座定位，所述接近复位位置的方向与远离复位位置的方向相反。通过正向标定定位或负向标定定位步骤可以实现对滑动座的标定定位。如果两个步骤都采用，提供了标定定位的灵活性和定位控制的方便性。计数位置传感器发出的信号数量表示了滑动座的位移的量，开始以前可以根据需要让滑动座位移的量来设定信号的数量。控制器接收到预定数量之后即认为滑动座到达预定的位置，控制器控制电动推杆停止，使滑动座就位。

在基于前述运动平台的定位控制方法的优选方案的进一步优选方案中，所述位置标识包括沿所述定位尺的长度方向等距分布的矩形齿，矩形齿之间具有凹口或间隙，所述位置传感器为光电开关；在所述复位步骤中，当矩形齿对复位位置开关从无遮挡到遮挡一次，复位位置开关发出探测结果信号给控制器使控制器控制电动推杆断电停止而使滑动座停止在复位位置；在正向标定定位步骤中，当定位尺与计数位置传感器之间发生相对运动，计数位置传感器对定位尺上的位置标识的探测是通过如下方式实现的：对计数开关的触发通过矩形齿的一侧的边缘进行，每当矩形齿对计数位置开关从遮挡到未遮挡一次，计数位置开关发出一个探测结果信号给控制器；在负向标定定位步骤中，当活动部朝接近固定部的方向运动而带动所述滑动座朝接近复位位置的方向移动，在定位尺与计数位置传感器之间发生相对运动过程中，计数位置传感器对定位尺上的位置标识的探测是通过如下方式实现的：对计数开关的触发通过矩形齿的所述一侧的边缘进行，每当一个矩形齿对计数位置开关从遮挡到未遮挡一次，计数位置开关发出一个探测结果信号给控制器，当控制器接收到所述第二预定数量减1的探测结果信号时，控制器控制电动推杆实施延迟停止，即让活动部继续朝接近固定部的方向运动而带动所述滑动座朝接近复位位置的方向继续移动，使得在计数位置开关再经历一次由矩形齿从遮挡到未遮挡之后电动推杆停止，然后控制器启动电动推杆使其活动部朝远离固定部的方向运动并使定位尺与计数位置传感器之间发生相对运动，在该方向运动过程中，当矩形齿对计数位置开关从未遮挡到遮挡一次，计数位置开关即发出一个探测结果信号给控制器使控制器停止电动推杆的活动部的移动而将滑动座定位。在负向标定定位步骤中，延迟停止的设置除了其固有的优点以外，在本发明中还可为在负向标定步骤中利用与正向标定步骤中相同的那侧矩形齿边缘出发计数开关提供了条件，负向和正向标定步骤使用相同的一侧矩形齿边缘触发计数开关确保了标定的精度。

在基于前述运动平台的定位控制方法的优选方案的进一步优选方案中，所述光电开关为对射式光电开关。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所提供的用于标定装置的运动平台的俯视示意图；

图2为图1所示运动平台沿A-A线的剖视示意图；

图3为本发明实施例所提供的运动平台的右视示意图；

图4为图3所示导轨的放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。同时，对本发明的技术方案及优选的方案也做进一步的详细描述。

本发明具体实施方式提供了一种内部结构简单、成本低廉、不易发生故障且维护要求低的运动平台以及一种控制方式简化的用于标定装置的运动平台的定位控制方法。

如图1、图2和图3所示，本发明实施例所提供的运动平台包括底托架3、设置于底托架3上的两个运动单元1、2。每个运动单元1、2均包括固定在底托架上的位置传感器、电动推杆11、滑动座12、导轨13以及与滑动座12固定连接的定位尺14。在本实施例中，采用的是对射式光电开关形式的位置传感器，包括负限位开关15、复位开关16、计数开关17和正限位开关18。定位尺的长度方向与导轨的延伸方向平行。在该实施例中，两个运动单元的结构基本相同，只是第一运动单元1的定位尺14的长度比第二运动单元2的定位尺的长度长。导轨均呈直线型且各自的延伸方向彼此平行。

本实施例中运动单元1包括单根导轨13，导轨13可以采用通常的导轨结构。导轨13包括两个互相间隔开、彼此为一体成形结构且平行的导轨本体131，导轨本体131固设于底托架3上。导轨本体上设有两个导轨滑动件132可以沿着导轨本体滑动。

电动推杆11包括电机19、固定座115、外套筒116和活动杆10。电机19可以用直流电机，优选为制动电机或未设置伺服电路的电机。固定座115与底托架3固定连接。外套筒116与底托架3之间通过包括销轴4的铰链结构与固定座115铰接。销轴4的轴心线与电动推杆11的纵轴线的延伸方向垂直。活动杆10用于带动滑动座12沿导轨13的延伸方向滑动。

滑动座12包括与其本体固定连接起来的两个连接杆121。电动推杆的活动杆10处在两个连接杆121之间。电动推杆的活动杆10的末端通过关节轴承112与两个连接杆121铰接。如本领域技术人员可知的，关节轴承112主要是由一个有外球面的内圈和一个有内球面的外圈组成，能承受较大的负荷。连接杆121与关节轴承112的内圈固定连接，活动杆10与关节轴承112的外圈固定连接。由于关节轴承112的滑动表面为球面形，也可在一定角度范围内作倾斜运动(即调心运动)，在活动杆10与外圈不同心度较大时，仍能正常工作。电动推杆的活动杆与滑动座通过关节轴承铰接，有助于安装时的方便定位，并在需要的情况下，允许电动推杆工作(伸缩运动)时活动杆绕其轴线方向的稍许转动。

当然，连接杆121也可以与关节轴承112的外圈固定连接，活动杆10与关节轴承112的内圈固定连接。可以将活动杆10的端部设置成分支状，使其与关节轴承112的内圈之间采用销轴结构相铰接的方式固定连接。活动杆10与关节轴承112的内圈之间的连接方式包括例如焊接、螺栓或螺钉连接，只要能将二者固定在一起即可。

关节轴承112的轴心线与电动推杆10的纵轴线延伸方向垂直并与销轴4的轴心线平行。两个导轨滑动件132彼此平行并且沿着导轨的延伸方向互相间隔开。销轴的轴心线与关节轴承的轴心线形成的平面平行于或基本平行于两个导轨本体131形成的平面并并行于或基本平行于两个导轨滑动件形成的平面。两条导轨本体131和两个导轨滑动件132共同形成对滑动座12的可滑动的支撑。这样的结构使得滑动座12在导轨13上获得了稳定的支撑，使滑动座处在水平状态，其滑动也会更为平稳。

定位尺14与滑动座12固定连接。定位尺14的横截面与槽形钢的横截面相同或基本相同。定位尺包括第一翼部145和第二翼部146及其之间的连接部147。两个翼部上都带有沿着其长度等距分布的矩形齿141。矩形齿141之间设有凹口。矩形齿141形成位置标识。如图1所示，光电开关中的复位开关16、计数开关17和正限位开关18的位置设置成使其能对第二翼部146上的定位标识进行探测，而负限位开关15的位置设置成使其能对第一翼部上的定位标识进行探测。两个翼部上的位置标识的位置彼此对称。这是优选的方式，但是不是必须的。图2中所示定位尺最左端的矩形齿形成负方向极限位置标识和复位位置标识。在图2中，该复位位置标识正处在复位开关16的探测范围内。图2中处在定位尺最右端的矩形齿形成正方向极限位置标识。本实施例中运动平台还包括控制器(图中未示出)，控制器为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)。复位开关16在探测到复位位置标识时触发，向控制器例如PLC(图中未示出)发出探测结果信号。负限位开关15在探测到负方向极限位置标识时触发。计数开关17每探测到定位尺上的位置标识一次即可触发一次向控制器发出一个探测结果信号。正限位开关18在探测到正方向极限位置标识时触发。

底托架3上还固设有机械限位件。在本实施例中，机械限位件为机械限位块。对于第一运动单元，机械限位块31位于滑动座轨迹上该滑动座允许向正方向(及图中为向右)向外到达的极限位置处，机械限位块32位于滑动座轨迹上该滑动座允许向负方向(及图中为向左)向外到达的极限位置处。这些极限位置处在由负限位开关15或正限位开关18所限定的滑动座的极限位置的外侧。限位块31可以在负限位开关15以及正限位开关18失效时，对滑动座12起到限位的作用，有助于增加本发明运动平台的安全性。

PLC用于接收探测结果，还用于接收由外部即时输入的控制指令，并根据控制指令控制电机19的主轴的转速以及转动方向。控制指令可包括复位指令、前进(即向正方向运动)指令、后退(即向负方向运动)指令以及停止指令。PLC具有成本低廉，电连接简单方便，且占用空间小的优点，当然，控制器也可以使用PLC之外的其他芯片。

在本实施例中，光电开关都固定在底托架上，但可以理解，根据设计要求，也可以将导轨13当作基体而将其与导轨13固定连接。另外，光电开关的位置也可以与定位尺14的位置互换，此时，定位尺14与底托架3或导轨13也可以固定连接，光电开关与滑动座12固定连接。只要定位尺14上的位置标识例如具体实施方式中的矩形齿141与光电开关发生相对运动，便可以利用光电开关确定出滑动座12在导轨13上运动的距离，进而确定出滑动座12在导轨13上的位置。

在该实施例中，电动推杆的固定座与底托架3固定以便将电动推杆的外套筒与底托架铰接。固定座形成了相对于所述底托架或所述滑动导轨固定安装的固定部，而所述滑动杆形成了与所述滑动座连接而带动所述滑动座沿着所述滑动导轨滑动的活动部。本领域技术人员可以理解，根据设计要求，也可以将电动推杆的外套筒作为固定部直接固定在所述底托架上。或者，也可以将所述外套筒与所述滑动座一通过关节轴承铰接，将所述活动杆与所述底托架直接固定或通过固定座与所述底托架铰接，在此情况下，外套筒形成了活动部而活动杆形成了固定部或与所述活动杆连接的固定座形成了固定部。

本实施例中包括两个运动单元，但运动单元的数量根据需要也可以为一个、三个或更多个。

本实施例中的直流电机19为未设置伺服电路的电机。相对于其他类型马达具有运行平稳、便于控制的优点。采用直流电机的电动推杆11具有成本低廉，安装方便且占用空间小的优点。当然，电机19也可以使用其他马达所取代。优选地，直流电机可以使用制动电机。

在本实施例中，采用矩形凸齿形式的位置标识。凸齿可以使用冲压工艺制造出来，这种结构具有结构简单，便于制造的优点。当然，位置标识也可以为刻度线。刻度线可以为涂覆、印刷或粘贴于定位尺14上的线段也可以为冲压而成的表面凹槽。用色块做定位标识，色块与未设置色块的部分反射的光线是不同的，所以使用色块也可以替代凸齿或凹口。具体采用的位置标识的类型需要与位置传感器的特性相对应，从而保证位置传感器能识别出是否有位置标识经过或停留在其探测范围内。

本实施例中，矩形凸齿沿定位尺14长度方向上的尺寸略大于相邻的凸齿之间的间隙的尺寸。理论上，在技术上可行的前提下，凸齿的宽度和间隙的宽度约小，定位尺提供的定位精度可以越高，凸齿的宽度不便，间隙的宽度缩小，也可以提供定位精度。也可以将凸齿的尺寸设置成与间隙的尺寸相等。定位尺14的运动距离通过计算凸齿或者凸齿之间间隙的数目便可以计算出来，进而与定位尺14固定连接的滑动座12的位置更容易精确控制。当然，凸齿也可以为矩形齿之外的其他齿形，例如半圆形齿或三角形齿等。

定位尺14的长度方向也可以与导轨13的延伸方向之间存在一定的夹角，夹角可以为锐角或钝角。当然，这不是优选的方案。

本实施例中位置传感器为对射式光电开关。对射式光电开关由发射器和接收器组成，其工作原理是：通过发射器发出的光线直接进入接收器，当被探测物体即定位尺14的凸齿经过发射器和接收器之前阻断光线时，光电开关就产生开关(脉冲)信号。对射式光电开关具有灵敏度高、抗干扰性强，且成本低廉的优点。当然，本实施例中光电开关也可以使用反射式光电开关。光电开关具有成本低廉，探测灵敏度高的优点。当然，位置传感器也可以使用电感式接近开关等其他类型的具有位置探测功能的传感器。

本实施方式中，将图1和2中的向右的方向确定为正方向，将向左方向确定为负方向。具体哪个方向为正向，哪个方向为负向可以由设计人员或操作人员人为设定。滑动座12正向运动时，电机19主轴顺时针转动还逆时针转动也可以由设计人员或操作人员人为设定。

当底托架3上设置有多个运动单元1或运动单元2，且每条导轨13均呈直线型且各自的延伸方向均彼此平行时，底托架3上方不仅结构更为紧凑，而且导轨13的设置也更为方便。此外，可以将重量、体积比较大的标定材料块放置于不同的运动单元1以及运动单元2内的滑动座12上，通过多个滑动座12共同带动。

本实施例中每条导轨13均包括两条导轨本体131，导轨本体上滑动设置滑动件132，滑动件132与导轨本体131之间的结构可以采用公知用于导轨装置的结构。

下面本发明实施例公开一种优选的设置于滑动件132与导轨本体131之间的结构。

如图4所示，本实施例中导轨本体131以及导轨滑动件132均由铝合金材料制成，导轨13还包括设置于导轨滑动件132与导轨本体131之间的由复合塑料制成的滑动膜133。滑动膜133与导轨滑动件132固定连接，且滑动膜133可在导轨滑动件132的带动下在导轨本体131的外表面上滑动，滑动膜133与导轨本体131相接触的表面上开设有长度方向与导轨本体131的延伸方向相平行的多个凹槽134。当在滑动膜的内表面与导轨本体的外表面之间有脏物或异物时，脏物或异物会移动到凹槽内，避免滞留在滑动膜的内表面与导轨本体的外表面之间增大磨损。

当然，如图4所示的导轨本体131以及导轨滑动件132也可以使用其他金属材料乃至非金属材料制成，滑动膜133也可以使用复合塑料之外的其他塑料制成，只要强度满度需要即可。

滑动件132与滑动座12之间使用螺栓固定连接。当然，滑动件132与滑动座12之间也可以使用螺钉或焊接等方式固定连接。

安装电动推杆11时，可以先将电动推杆11的外套筒116通过固定底座115与底托架3铰接。然后，再将活动杆与滑动座的连接杆通过关节轴承铰接。当然，电动推杆11的外套筒也可以使用螺栓或螺钉乃至焊接的方式固定于底托架3上。

本实施例中底托架3的底部边沿还均匀分布有四个用于调平的顶丝311。

在应用带有本发明实施例所提供的运动平台的标定装置进行标定时，在运动平台的滑动座12上放置一个或多个标定材料块。在运动平台内滑动座12的带动下，标定材料块会穿过X射线，进而双能系统的标定装置便可以实现对双能系统的标定。当然，上述本发明任一实施例所提供的运动平台也可以应用于双能系统之外的其他探测系统的标定装置上，甚至也可以应用于标定装置之外的其他设备或装置上。

下面对以图1、图2和图3所示的本发明用于标定装置的运动平台的具体实施方式中的运动单元1为例，说明本发明提供的用于标定装置的运动平台的定位控制方法的具体实施方式，该方法包括以下步骤：

复位，其中，控制器启动电动推杆11，使其带动滑动座12沿导轨3滑动，使定位尺12与复位开关16之间发生相对运动使定位尺上的复位位置标识即定位尺最左端的矩形齿向复位开关16移动，当矩形齿对复位开关16(对射式光电开关的发射器向其接收器发射的信号)从无遮挡到遮挡一次时，复位开关16发出探测结果信号给控制器(例如PLC)，控制器使电动推杆断电停止，使滑动座停止在复位位置；

正向标定定位，其中，控制器启动电动推杆11进行伸出运动，使所述电动推杆的活动杆10朝远离外套筒116的方向运动带动滑动座12沿导轨3朝正方向(图1和2中朝右)即远离复位位置的方向滑动，使定位尺与计数开关17之间发生相对运动，对计数开关17的触发通过矩形齿的一侧(图2中的右侧)的边缘进行，每当矩形齿141对计数位置开关从遮挡到未遮挡一次，计数位置开关发出一个探测结果信号给控制器，计数开关一17被触发几次，表示滑块12运行到第几个位置，上位机要求滑块12运动到哪个位置时，只要给予控制器(PLC)指令，控制器依据计数开关12的计数信号控制滑块12停在哪个位置，即当控制器收到第一预定数量的由计数开关发来的探测结果信号时控制器控制电动推杆停止使所述滑动座定位。

另外，在标定定位时，除了正向标定定位步骤以外，还可以包括负向标定定位的步骤，在该步骤中，控制器启动电动推杆11进行收缩运动，使其活动杆10朝接近外套筒116的方向(即图1和2中朝左方)运动而带动滑动座12朝接近复位位置的方向移动，使定位尺与计数开关17之间发生相对运动，计数开关17对定位尺上的位置标识的探测是通过如下方式实现的：对计数开关17的触发通过矩形齿141的该同一侧(即仍然是图2中的右侧)的边缘进行，每当一个矩形齿对计数位置开关从遮挡到未遮挡一次，计数开关17发出一个探测结果信号给控制器，当控制器接收到所述第二预定数量减1的探测结果信号时，控制器控制电动推杆11实施延迟停止，即让活动杆10继续朝接近外套筒116的方向运动而带动所述滑动座12朝接近复位位置的方向继续移动，使得在计数开关17再经历一次由矩形齿141从遮挡到未遮挡之后电动推杆停止，然后控制器启动电动推杆使其电机改变转动方向，使活动10杆朝远离外套筒的方向(即在图1和2中朝右方)运动并使定位尺与计数开关之间发生相对运动，在该方向运动过程中，当矩形齿的右侧边缘对计数开关17从未遮挡到遮挡一次，计数位置开关即发出一个探测结果信号给控制器使控制器停止电动推杆的活动杆的移动而将滑动座定位。要说明的是，在该实施例中，在滑动座12的负向标定定位步骤即后退定位步骤中，为了提高运动平台的定位精度，定位尺(14)的矩形齿右侧边缘反向触发计数开关17，即计数开关17由被遮挡到无遮挡，在停止以前，PLC加一个延迟停止，然后让滑动座12带着定位尺14前进运动，即电动推杆11伸出运动，在定位尺14的矩形齿右侧边缘正向触发计数开关17时，即计数开关17由无遮挡到被遮挡，再让滑块12最终停止。这样，前进和后退采用定位尺矩形齿的同一侧触发边缘，提高了所需的控制精度。

本实施例中由上位机对控制器即时输入控制指令，上位机可以为电脑，也可以为其他指令输入设备(例如键盘)，上位机与控制器两者之间可以通过线路电连接，也可以为无线连接，上位机与控制器之间无线连接时，上位机也可以为遥控器。

当然，本实施例中若控制器选用数据处理能力以及存储能力比较强大的芯片时，也可以无需接收上位机输入的控制指令，此时，控制器也可以依据预先存储的探测结果与控制指令对应规则调用预先存储的与探测结果对应的控制指令。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (12)

1.一种用于标定装置的运动平台，其特征在于：包括底托架、设置于所述底托架上的一个或更多个运动单元，每个所述运动单元均包括导轨、用于放置标定材料块的滑动座、电动推杆、定位尺以及一个或更多个位置传感器，其中：

所述导轨固设于所述底托架上；

所述电动推杆包括与所述底托架或所述导轨连接的固定部和相对于所述固定部能够移动并与所述滑动座连接的活动部，以便能随着所述活动部的运动而带动所述滑动座沿所述导轨的延伸方向平移；

所述定位尺上设置有多个位置标识；

所述定位尺与所述位置传感器二者中之一设置成相对于所述导轨固定而它们二者中之另一设置成能与所述滑动座一起运动，所述位置传感器能在探测到所述位置标识时发出探测结果信号；

其中：所述固定部与所述底托架或所述导轨之间的连接为铰接，所述活动部与所述滑动座之间的连接为铰接；所述导轨包括相对于所述底托架固定的导轨本体和安装在所述导轨本体上并能沿着其滑动的导轨滑动件，所述滑动座与所述导轨滑动件固定连接而能与所述导轨滑动件一起沿着所述导轨本体滑动；所述定位尺与所述滑动座或所述导轨滑动件固定连接，所述位置传感器与所述底托架固定连接，或者，所述定位尺与所述底托架或所述导轨的导轨本体固定连接，所述位置传感器与所述滑动座或所述导轨滑动件固定连接；

所述电动推杆包括电机、固定座、外套筒、活动杆以及连接于所述电机与所述活动杆之间且封装于所述外套筒内的传动机构，所述电机为直流电机；

所述位置标识为在所述定位尺上沿其长度方向等距分布的凸齿、凹口或色块。

2.根据权利要求1所述的运动平台，其特征在于：所述直流电机为未设置伺服电路的电机；和/或，所述电动推杆的固定部由所述外套筒构成，所述固定部与所述底托架或所述导轨之间的铰接是通过将所述固定座与所述底托架固定连接并将所述外套筒通过包括销轴的铰链结构与所述固定座铰接而实现的，所述销轴的轴心线与所述电动推杆的纵轴线的延伸方向垂直；和/或，所述电动推杆的活动部由所述活动杆构成；和/或，所述电动推杆的活动部的末端通过关节轴承与所述滑动座铰接，所述滑动座包括连接件，其中，所述连接件与所述关节轴承的内圈固定连接，所述活动杆的末端与所述关节轴承的外圈固定连接，或者，所述连接件与关节轴承的外圈固定连接，所述活动杆的末端与所述关节轴承的内圈固定连接，所述关节轴承的轴心线与所述电动推杆的纵轴线延伸方向垂直并与所述销轴的轴心线平行；和/或，所述导轨本体和/或所述导轨滑动件均由铝合金材料制成；和/或，所述导轨还包括设置于所述导轨滑动件与所述导轨本体之间的由复合塑料制成的滑动膜，所述滑动膜与所述导轨滑动件固定连接，且所述滑动膜可在所述导轨滑动件的带动下在所述导轨本体的外表面上滑动；和/或，所述直流电机为带制动的直流电机。

3.根据权利要求2所述的运动平台，其特征在于：每个所述运动单元包括一条所述导轨，且所述导轨为滑动导轨，每条所述导轨包括两条所述导轨本体，两条所述导轨本体为一体成形结构或者两条所述导轨本体固定连接在一起，所述两条导轨本体互相间隔开且平行，所述销轴的轴心线与所述关节轴承的轴心线形成的平面平行于或基本平行于所述两个导轨本体形成的平面，所述导轨滑动件包括两个导轨滑动件，所述两个导轨滑动件彼此平行并且沿着所述导轨的延伸方向互相间隔开，以便所述两条导轨本体和所述两个导轨滑动件共同形成对所述滑动座的可滑动的支撑；和/或，所述连接件包括两个连接杆，所述电动推杆的活动部处在所述两个连接杆之间；和/或，所述滑动膜与所述导轨本体相接触的表面上开设有长度方向与所述导轨本体的延伸方向相平行的多个凹槽。

4.根据权利要求1－3之一所述的运动平台，其特征在于：

所述位置传感器为光电开关；

和/或，所述底托架的底部边沿均匀分布有用于调平的顶丝。

5.根据权利要求4所述的运动平台，其特征在于：所述位置标识包括复位位置标识、负方向极限位置标识和正方向极限位置标识，所述光电开关包括能在探测到复位位置标识时触发的复位开关、能在探测到定位尺上的位置标识时触发的计数开关、能在探测到负方向极限位置标识时触发的负限位开关以及能在探测到正方向极限位置标识时触发的正限位开关，其中：

所述复位开关与所述计数开关之间的距离大于所述定位尺上的负方向极限位置标识与正方向极限位置标识之间的距离，所述负限位开关和所述正限位开关分别处在所述复位开关和所述计数开关的外侧。

6.根据权利要求5所述的运动平台，其特征在于：所述光电开关为对射式光电开关；

和/或，所述定位尺的长度方向与所述导轨的延伸方向平行，且所述凸齿为矩形齿，所述凸齿沿所述定位尺长度方向上的尺寸小于或等于相邻的所述凸齿之间的间隙或凹口的尺寸；

和/或，所述定位尺的横截面与槽形钢的横截面相同或基本相同，所述定位尺包括第一翼部和第二翼部及其之间的连接部，两个翼部上都带有所述位置标识，所述光电开关中的至少一部分的位置设置成使其能对第一翼部上的定位标识进行探测，另一部分的位置设置成使其能对第二翼部上的定位标识进行探测；

和/或，所述底托架上设置有两个所述运动单元，每个所述运动单元内的所述导轨均呈直线型且各自的延伸方向彼此平行。

7.根据权利要求6所述的运动平台，其特征在于：

所述底托架上还固设有一个、两个或更多个机械限位件，所述机械限位件位于所述滑动座或所述滑动件滑动的轨迹上所述滑动座或所述滑动件允许向外到达的极限位置处，这些极限位置处在由所述负限位开关或正限位开关所限定的所述滑动座或所述滑动件的极限位置的外侧。

8.根据权利要求1－3之一所述的运动平台，其特征在于：所述运动平台还包括控制器，所述控制器用于接收所述探测结果，还用于接收由外部即时输入的控制指令或者依据预先存储的探测结果与控制指令对应规则调用预先存储的与所述探测结果对应的控制指令，并根据所述控制指令控制所述电机的主轴的转速以及转动方向。

9.根据权利要求8所述的运动平台，其特征在于：所述控制器为PLC。

10.一种用于标定装置的运动平台的定位控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

复位，其中，控制器启动电动推杆，使其带动滑动座沿导轨滑动，使定位尺与复位位置传感器之间发生相对运动使定位尺上的作为复位位置标识的位置标识向复位位置传感器移动，当复位位置传感器探测到定位尺上的复位位置标识时发出探测结果信号给控制器，控制器使电动推杆断电停止，使滑动座停止在复位位置；

标定定位，其中，控制器启动电动推杆，使所述电动推杆带动所述滑动座沿所述导轨朝一个方向滑动，使定位尺与计数位置传感器之间发生相对运动，计数位置传感器每次探测到定位尺上的位置标识时发出探测结果信号给控制器，当控制器收到第一预定数量的由计数位置传感器发来的探测结果信号时控制器控制电动推杆断电停止从而使所述滑动座定位；

其中：所述标定定位步骤包括以下步骤中的至少一个或全部：

正向标定定位，其中，所述控制器启动电动推杆，使其活动部朝远离固定部的方向运动而带动所述滑动座朝远离复位位置的方向移动，使定位尺与计数位置传感器之间发生相对运动，每当计数位置传感器探测到一个定位尺上的位置标识时发出一个探测结果信号给控制器，控制器接收到所述第一预定数量的探测结果信号时，控制电动推杆停止使所述滑动座定位；

负向标定定位，其中，所述控制器启动电动推杆，使其活动部朝接近固定部的方向运动而带动所述滑动座朝接近复位位置的方向移动，使定位尺与计数位置传感器之间发生相对运动，每当计数位置传感器探测到一个定位尺上的位置标识时发出一个探测结果信号给控制器，控制器接收到第二预定数量的探测结果信号时，控制电动推杆停止使所述滑动座定位，所述接近复位位置的方向与远离复位位置的方向相反。

11.根据权利要求10所述的运动平台的定位控制方法，其特征在于：所述位置标识包括沿所述定位尺的长度方向等距分布的矩形齿，矩形齿之间具有凹口或间隙，所述位置传感器为光电开关；

在所述复位步骤中，当矩形齿对复位位置开关从无遮挡到遮挡一次，复位位置开关发出探测结果信号给控制器使控制器控制电动推杆断电停止而使滑动座停止在复位位置；

在正向标定定位步骤中，当定位尺与计数位置传感器之间发生相对运动，计数位置传感器对定位尺上的位置标识的探测是通过如下方式实现的：对计数开关的触发通过矩形齿的一侧的边缘进行，每当矩形齿对计数位置开关从遮挡到未遮挡一次，计数位置开关发出一个探测结果信号给控制器；

在负向标定定位步骤中，当活动部朝接近固定部的方向运动而带动所述滑动座朝接近复位位置的方向移动，在定位尺与计数位置传感器之间发生相对运动过程中，计数位置传感器对定位尺上的位置标识的探测是通过如下方式实现的：对计数开关的触发通过矩形齿的所述一侧的边缘进行，每当一个矩形齿对计数位置开关从遮挡到未遮挡一次，计数位置开关发出一个探测结果信号给控制器，当控制器接收到所述第二预定数量减1的探测结果信号时，控制器控制电动推杆实施延迟停止，即让活动部继续朝接近固定部的方向运动而带动所述滑动座朝接近复位位置的方向继续移动，使得在计数位置开关再经历一次由矩形齿从遮挡到未遮挡之后电动推杆停止，然后控制器启动电动推杆使其活动部朝远离固定部的方向运动并使定位尺与计数位置传感器之间发生相对运动，在该方向运动过程中，当矩形齿对计数位置开关从未遮挡到遮挡一次，计数位置开关即发出一个探测结果信号给控制器使控制器停止电动推杆的活动部的移动而将滑动座定位。

12.根据权利要求11所述的运动平台的定位控制方法，其特征在于：所述光电开关为对射式光电开关。

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