CN105444744A - 校正装置及校正方法 - Google Patents

Abstract

一种校正装置用以检测开设有出光口的发光元件安装是否水平并对其进行校正。校正装置包括固定架、微处理器，及与微处理器电性连接调节件、两个驱动件及两个光感应件。调节件与发光元件连接。两个驱动件设置于固定架上。微处理器控制驱动件驱动相应的光感应件做直线运动。光感应件能够感应发光元件发出的光。微处理器中存储有两个驱动件之间的垂直距离及发光元件与两驱动件的垂直距离。微处理器根据接收发光元件发出的光对应的电信号计算出每一驱动件上的光感应件移动的距离，再结合存储的两个驱动件之间的垂直距离及发光元件与两个驱动件的垂直距离计算出发光元件相对水平面的偏角，并控制调节件对发光元件调节。本发明还提供一种校正方法。

Description

校正装置及校正方法

技术领域

本发明涉及一种校正装置，尤其涉及一种应用于校正机器人上的光源的校正装置及校正方法。

背景技术

机器人在行动过程中需要时时的判断地面的水平状况，以避免机器人因重心不稳而倾倒。目前通常采用的是在机器人上安装激光水平仪及激光射影机，通过读取光线的状况来辨识路面情况。在激光水平仪安装时需要调整激光水平仪与地面呈水平。目前通常是作业员凭经验去检测激光水平仪安装是否与地面水平。然而，上述采用作业员凭借经验去调节的过程中存在误差，无法准备地检测激光水平仪安装是否与地面平行。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提供一种能够较精确检测光源安装是否水平并进行校正的校正装置及校正方法。

一种校正装置，用以检测发光元件安装是否水平并对其进行校正，该发光元件上开设有一出光口，该校正装置包括固定架、微处理器及与该微处理器电性连接并与该发光元件连接的调节件，该校正装置还包括均与该微处理器电性连接的两个驱动件及两个光感应件，该两个驱动件分别设置于该固定架上，该微处理器能够控制该驱动件驱动相应的光感应件做直线运动，每一该光感应件能够感应该发光元件发出的光，该微处理器中存储有该两个驱动件之间的垂直距离及该发光元件与该两个驱动件的垂直距离，该微处理器能够根据该光感应件感应的光信号计算出每一该驱动件上相应的光感应件移动的距离，再结合该微处理器内存储的该两个驱动件之间的垂直距离及该发光元件与该两个驱动件的垂直距离计算出该发光元件相对水平面的偏角，并控制该调节件对该发光元件相对水平面的偏角进行调节。

一种校正方法，用以对安装不水平的发光元件进行校正，该发光元件上开设有一出光口，其包括以下步骤：

一微处理器分别控制两个驱动件分别带动相应的光感应件做直线运动；

每一该光感应件分别感应该发光元件发出的光；

该微处理器根据该发光元件发出的光信号计算出每一该驱动件上相应的光感应件移动的距离；

该微处理器结合每一该驱动件上相应的光感应件移动的距离与该微处理器内存储的该两个驱动件之间的垂直距离及该发光元件与该两个驱动件的垂直距离计算出该发光元件相对水平面的偏角；

该微处理器控制一调节件对该发光元件相对水平面的偏角进行调节。

本发明的校正装置通过两个光感应件感测发光元件发出的光的光信号，再利用微处理器计算出发光元件安装时相对水平面的偏角，然后再控制调节件对安装的发光元件进行调节，直至发光元件安装水平。本发明的校正装置能够准确测得发光元件安装时相对水平面的偏角，然后再对发光元件进行调节，使得校正过程中更加精确。

附图说明

图1是校正装置校正激光水平仪的立体结构示意图。

图2是图1中所示校正装置校正激光水平仪的另一角度立体结构示意图。

图3是图1中所示的微处理器的模块示意图。

图4是图1所示校正装置校正激光水平仪的立体分解图。

图5是图4所示校正装置校正激光水平仪的另一视角的立体分解图。

图6是图1中所示校正装置沿VI-VI的剖面图。

图7是图6所示的VII处的放大图。

图8是图1所示校正装置省略微处理器及调节件的正视图。

图9是图1所示校正装置省略微处理器及调节件的侧视图。

图10是图1所示校正装置省略未处理其及调节件后，激光水平仪旋转后的正视图。

图11是图1所示校正装置省略微处理器及调节件使用状态下的正视图。

图12是图1所示校正装置省略微处理器及调节件后，激光水平仪俯仰后的侧视图。

主要元件符号说明

校正装置	100
		激光水平仪	200
固定架	10
		固定件	11
安装板	111
		支撑板	113
固定板	115
		贯穿孔	1151
止转件	13
		通孔	131
固定部	133
		止转部	135
止转面	1351
		水平仪	15
滑动件	30
		安装部	31
凸伸部	33
		连接部	35
螺纹孔	351
		驱动件	40
驱动本体	41
		驱动杆	43
光感应件	50
		调节件	60
微处理器	70
		存储单元	71
计数单元	73
		运算单元	75
控制单元	77

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1至图2，校正装置100用于检测激光水平仪200安装是否水平并对其安装不水平时进行校正。激光水平仪200安装于机器人（图未示）上。校正装置100包括固定架10、两个滑动件30、两个驱动件40、两个光感应件50、调节件60及微处理器70。两个滑动件30分别滑动地装设于固定架10上。两个驱动件40固定于固定架10上，且与滑动件30连接，用以驱动滑动件30相对于固定架10滑动。两个光感应件50分别固定于相应的滑动件30上，用以感测激光水平仪200发出的光。调节件60与激光水平仪连接，用以调节激光水平仪200至安装水平。微处理器70邻近固定架10设置，且两个驱动件40、两个光感应件50及调节件60均与微处理器70电性连接。微处理器70能够控制两个驱动件40转动，同时能够控制调节件60工作。本实施方式中，激光水平仪200的一端开设有一长条状的出光口201，激光水平仪200发出的激光通过出光口201射出后呈一个扇形区域。在本实施方式中，调节件60为电机，其能够对激光水平仪200相对水平面的偏角进行调节。

请参阅图3至图7，固定架10包括固定件11及固定于固定件11上的两个止转件13。固定件11大致呈矩形框状。固定件11包括安装板111、两个支撑板113及固定板115。两个支撑板113垂直固定于安装板111的两端上。两个支撑板113位于安装板111的同一侧且两个支撑板113相互平行设置。固定板115的两端分别固定于两个支撑板113远离安装板111的一端上，且固定板115与两个支撑板113均垂直。固定板115的两端上分别贯穿开设有一个贯穿孔1151。安装板111、两个支撑板113及固定板115共同形成一个矩形框。两个止转件13固定于安装板111上且两个止转件13均位于两个支撑板113之间。每一止转件13沿其中心轴线方向上贯穿开设有一通孔131。每一止转件13包括固定部133及由固定部133凸伸形成的止转部135。固定部133呈中空圆柱状。固定部133的一端固定于安装板111上。止转部135呈中空拱形状。止转部135由固定部133远离安装板111的一端朝向远离固定部133的方向凸伸形成，且止转部135的中心点位于固定部133的中心轴线上。止转部135具有两个止转面1351。两个止转面1351在同一水平面上。本实施方式中，固定件11的安装板111上还装设有一水平仪15，水平仪15固定于安装板111的中间位置处，用以检测固定架10放置于工作台（图未示）是否水平。可以理解，在其他实施方式中，水平仪15能够省略，直接将固定件11放置于水平工作台上即可。

两个滑动件30分别滑动的装设于相应的止转件13上。每一滑动件30包括安装部31，及形成于安装部31的两端的凸伸部33及连接部35。安装部31呈半圆柱状。安装部31具有抵持面311，且抵持面311靠近激光水平仪200设置。抵持面311与两个止转面1351相互抵持。凸伸部33呈圆柱状。凸伸部33设置于安装部31靠近止转件13的一端上，且凸伸部33收容于止转件13的通孔131内。连接部35大致呈圆柱状。连接部35设置于安装部31远离安装部31的一端，且连接部35沿其中心轴线方向上凹设形成有一螺纹孔351。本实施方式中，安装部31、凸伸部33及连接部35一体成型。

两个驱动件40分别穿设于相应的贯穿孔1151内，并固定于固定板115上。每一驱动件40包括驱动本体41及装设于驱动本体41上的驱动杆43。每一驱动件40的驱动本体41穿设于相应的贯穿孔1151内，并固定于固定板115上。驱动杆43为螺纹杆。驱动杆43收容于螺纹孔351内，并于螺纹孔351相螺合。驱动本体41驱动驱动杆43转动时，驱动杆43能够带动滑动件30滑动。本实施方式中，驱动件40为步进电机。

两个光感应件50分别固定于安装部31朝向抵持面311的一侧上，且均与微处理器70电性连接。每一光感应件50用以感测激光水平仪200发出的光的光强，并通过转换电路将光信号转化为电信号后通过放大电路将电信号放大后传送至微处理器70。本实施方式中，初始状态时，两个光感应件50位于激光水平仪200的出光口201的中心点的下方。

请同时参阅图8至图12，微处理器70能够通过I/O口发送脉冲信号至驱动件40以驱动驱动件40转动。微处理器70内设有存储单元71、计数单元73、运算单元75及控制单元77。存储单元71内存储有激光水平仪200的出光口201的中心点到两个滑动件30的垂直距离L、两个滑动件30之间的垂直距离V、两个光感应件50分别与激光水平仪200的出光口201的中心点的高度差ha0与hb0（请参阅图8）及微处理器70发出一个脉冲信号时驱动件40驱动滑动件30在驱动杆43上移动的距离。计数单元73用以记录微处理器70与两个驱动件40连接的I/O口分别发出的脉冲信号的个数。运算单元75能够根据计数单元73记录的发出的脉冲信号个数及存储单元71内存储的微处理器70发出一个脉冲时驱动件40驱动滑动件30在驱动杆43上移动的距离分别计算出两个滑动件30在驱动杆43上移动的距离ha1及hb1（请参阅图11）。运算单元75还能够计算出安装后的激光水平仪200相对水平面的偏角。该激光水平仪200相对水平面的偏角包括第一偏角θ（请参阅图10）及第二偏角δ（请参阅图12）。本实施方式中，第一偏角θ为安装时激光水平仪200的出光口201与水平面之间的夹角，第一偏角θ=[(ha1-ha0)-(hb1-hb0)]/V;第二偏角δ为安装时激光水平仪200的出光口201的中心轴线与水平面之间的夹角，第二偏角δ=[(ha1-ha0)+(hb1-hb0)]/2L。运算单元75内存储有第一偏角θ及第二偏角δ计算公式所对应的代码。控制单元77根据运算单元75计算出的第一偏角θ及第二偏角δ控制调节件60对激光水平仪200进行调节。

组装时，将两个滑动件30的凸伸部33分别收容于固定架10上相应的止转件13的通孔131内，且使每一滑动件30的抵持面311抵持相应的止转件13上的两个止转面1351；将两个光感应件50分别固定于相应的滑动件30朝向激光水平仪200的一侧上；将两个驱动件40分别穿设于固定架10上的贯穿孔1151内，并固定于固定架10上的固定板上，且使每一驱动件40的驱动杆43与相应的滑动件30上的螺纹孔351螺合；将调节件60安装于机器人（图未示）上并与激光水平仪200连接，将微处理器70邻近固定架10放置，将光感应件50、驱动件40及调节件60与微处理器70电性连接。

使用时，开启激光水平仪200，激光水平仪200发出激光。开启微处理器70，微处理器70通过I/O口发出脉冲信号至两个驱动件40以使驱动件40的驱动本体41工作，从而带动驱动杆43转动。驱动杆43转动从而带动相应的滑动件30在驱动杆43上滑动。滑动件30在驱动杆43上滑动时，滑动件30上固定的光感应件50也随滑动件30沿驱动杆43的轴线方向运动。在光感应件50运动的过程中，光感应件50感测激光水平仪200发出的激光的光强，并将感测到的激光的光强信号通过转换电路转换为电信号后，通过放大电路放大后传送至微处理器70。微处理器70将放大后的电信号进行存储，同时计数单元73记录微处理器70连接两个驱动件40的I/O口发出的脉冲个数。当滑动件30在带动光感应件50运动过程中，直到光感应件50不再能感测到激光水平仪200发射的激光时，微处理器70将光感应件50感测的光强的最强点处的计数单元73记录的微处理器70连接两个驱动件40的I/O口发出的脉冲信号的个数传送至运算单元75。运算单元75计算出两个滑动件30在驱动杆43移动的距离ha1及hb1。然后，运算单元75根据存储于存储单元71内的ha0、hb0、V及L计算出激光水平仪200安装过程中第一偏角θ及第二偏角δ。最后，控制单元77根据运算单元75计算出的偏角θ及δ控制调节件60调节激光水平仪200。重复上述操作，直至运算单元75计算出的θ及δ的值为零，即将激光水平仪200校正至与地面水平。

本实施方式中的校正装置100通过两个光感应件50感测激光水平仪200发出的激光的光强，并通过转换电路将光强信号转换为电信号，再利用微处理器70计算出激光水平仪200安装时第一偏角θ及第二偏角δ，然后在通过控制单元77控制调节件60对安装的激光水平仪进行调节，直至激光水平仪200安装水平。本实施方式中的校正装置100能够准确测得激光水平仪200安装时的第一偏角θ及第二偏角δ，然后再对激光水平仪进行调节，使得校正过程中更加精确。

可以理解，激光水平仪200也可以是其他发光元件，只要该发光元件能够发出扇形光束即可。

可以理解，在其他实施方式中，两个支撑板113并不局限于垂直固定于安装板111上，且两个支撑板113并不局限于本实施方式中的相互平行，只要两个支撑板113固定于安装板111的同一侧即可，此时安装板111、两个支撑板113及固定板115共同形成一四边形框架。

可以理解，存储单元71能够不存储ha0及hb0，只要初始状态时，两个光感应件50与激光水平仪200的出光口201的中心点所形成的平面与水平面平行，此时激光水平仪200安装时第一偏角θ=(ha1-hb1)/V;激光水平仪200安装时第二偏角δ=(ha1+hb1)/2L。

可以理解，初始状态时，若两个光感应件50均位于激光水平仪的出光口201的中心点的上方，此时激光水平仪200安装时第一偏角θ=[(ha1-ha0)-(hb1-hb0)]/V；激光水平仪200安装时第二偏角δ=[(ha1+ha0)+(hb1+hb0)]/2L。

可以理解，在其他实施方式中，驱动件40可以为气缸，微处理器70中的计数单元73可以省略。当使用的驱动件40为气缸时，光感应件50固定于相应的气缸的驱动端。在气缸的通气阀上装设一与微处理器70电性连接的流量感应器。该微处理器70中的存储单元71内存储有流过通气阀的气体的量对应的气缸的驱动端移动的距离。该流量感应器能够感测出流过通气阀的气体的量，并将其传送至微处理器70，微处理器70中的运算单元75结合驱动气缸移动的距离及存储与存储单元71内的值计算出激光水平仪200的第一偏角及第二偏角。

可以理解，在其他实施方式中，驱动件40为线性电机，微处理器70中的计数单元73也可以省略，只要在线性电机上安装一与微处理器70电性连接的位移传感器。光感应件50固定于线性电机的驱动端上，线性电机能够驱动光感应件50做直线运动。在线性电机带动相应的光感应件50做直线运动时，该位移传感器能够获得该线性电机移动的位移并将该位移传动至该微处理器70，微处理器70中的运算单元75结合存储单元71内存储的值计算出激光水平仪200的第一偏角及第二偏角。

可以理解，在其他实施方式中，驱动件40为线性电机时，滑动件30能够省略，只要将每一光感应件50固定于相应的线性驱动件的动子上即可，计数单元73能够记录微处理器70向线性电机发出的脉冲信号，此时，存储单元71内存储微处理器70发出一个脉冲信号时线性电机的动子移动的距离即可。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种校正装置，用以检测发光元件安装是否水平并对其进行校正，该发光元件上开设有一出光口，其特征在于：该校正装置包括固定架、微处理器及与该微处理器电性连接并与该发光元件连接的调节件，该校正装置还包括均与该微处理器电性连接的两个驱动件及两个光感应件，该两个驱动件分别设置于该固定架上，该微处理器能够控制该驱动件驱动相应的光感应件做直线运动，每一该光感应件能够感应该发光元件发出的光，该微处理器中存储有该两个驱动件之间的垂直距离及该发光元件与该两个驱动件的垂直距离，该微处理器能够根据该光感应件感应的光信号计算出每一该驱动件上相应的光感应件移动的距离，再结合该微处理器内存储的该两个驱动件之间的垂直距离及该发光元件与该两个驱动件的垂直距离计算出该发光元件相对水平面的偏角，并控制该调节件对该发光元件相对水平面的偏角进行调节。

2.如权利要求1所述的校正装置，其特征在于：该微处理器包括存储单元、运算单元及控制单元，该存储单元能够存储该两个驱动件之间的垂直距离及该发光元件与该两个驱动件的垂直距离，该运算单元能够根据该微处理器接收到的该光感应件感应的光信号转换的电信号计算出每一该驱动件上相应的光感应件移动的距离，再结合该微处理器内存储的该两个驱动件之间的垂直距离及该发光元件与该两个驱动件的垂直距离计算出该发光元件相对水平面的偏角，该控制单元能够控制该调节件对该发光元件相对水平面的偏角进行调节。

3.如权利要求2所述的校正装置，其特征在于：该微处理器中的运算单元能够根据每一该驱动件上相应的光感应件移动的距离结合该两个驱动件的垂直距离计算出该发光元件相对水平面的偏角中的第一偏角。

4.如权利要求2所述的校正装置，其特征在于：初始状态时，该两个光感应件与该发光元件的出光口的中心点所形成的平面与水平面平行，该微处理器中的运算单元能够根据每一该驱动件上相应的光感应件移动的距离结合该发光元件与该两个驱动件的垂直距离计算出该发光元件相对水平面的偏角中的第二偏角。

5.如权利要求2所述的校正装置，其特征在于：初始状态时，该两个光感应件与该发光元件的出光口的中心点所形成的平面与水平面相交，该微处理器中的存储单元还存储有该两个光感应件分别与该发光元件的出光口的中心点的高度差，该微处理器中的计算单元能够根据每一该驱动件上相应的光感应件移动的距离、该两个光感应件分别与该发光元件的出光口的中心点的高度差及该两个驱动件的垂直距离计算出该发光元件相对水平面的偏角中的第二偏角。

6.如权利要求2所述的校正装置，其特征在于：该校正装置还包括两个滑动件，该两个滑动件分别滑动地且止转地装设于该固定架上，该两个滑动件分别与相应的驱动件的驱动杆螺合，该两个光感应件分别固定于相应的滑动件朝向该发光元件的一侧上，该微处理器还包括计数单元，该微处理器能够向每一该驱动件发出脉冲信号，并控制该驱动件驱动相应的滑动件做直线运动以带动相应的光感应件做直线运动，该存储单元内还存储有该微处理器发出一个脉冲信号时该驱动件驱动该滑动件移动的距离，该计数单元能够记录发出的脉冲信号的个数以计算出该驱动件驱动该滑动件移动的距离。

7.如权利要求6所述的校正装置，其特征在于：该固定架包括固定件及固定于该固定件上的止转件，每一该止转件均开设有一通孔，且每一该止转件具有止转面，每一该滑动件具有抵持面，该抵持面朝向该发光元件，每一该滑动件的一端收容于相应的该通孔内，且每一该滑动面的抵持面与相应的该止转件的止转面相抵持。

8.一种校正方法，用以对安装不水平的发光元件进行校正，该发光元件上开设有一出光口，其包括以下步骤：

一微处理器分别控制两个驱动件分别带动相应的光感应件做直线运动；

每一该光感应件分别感应该发光元件发出的光；

该微处理器根据该光感应件感应的光信号计算出每一该驱动件上相应的光感应件移动的距离；

该微处理器结合每一该驱动件上相应的光感应件移动的距离与该微处理器内存储的该两个驱动件之间的垂直距离及该发光元件与该两个驱动件的垂直距离计算出该发光元件相对水平面的偏角；

该微处理器控制一调节件对该发光元件相对水平面的偏角进行调节。

9.如权利要求8所述的校正方法，其特征在于：该发光元件相对于水平面的偏角包括第一偏角及第二偏角，该微处理器包括存储单元、运算单元及控制单元，该存储单元内存储该两个驱动件之间的垂直距离及该发光元件与该两个驱动件的垂直距离，该运算单元能够计算出每一该驱动件上相应的光感应件移动的距离，并结合该存储单元内存储的该两个驱动件之间的垂直距离及该发光元件与该两个驱动件的垂直距离计算出该发光元件相对水平面的偏角，该控制单元根据该第一偏角及该第二偏角控制该调节件对该发光元件进行调节。

10.如权利要求9所述的校正方法，其特征在于：该微处理器能够向每一该驱动件发出脉冲信号，并控制该驱动件驱动相应的光感应件做直线运动，该存储单元还存储有该微处理器发出一个脉冲信号时该光感应件移动的距离，该微处理器还包括计数单元，该计数单元用以记录该微处理器发出脉冲信号发出的个数，以使该微处理器的运算单元计算出每一该光感应件移动的距离。