CN106319645A - 一种自动定位方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动定位方法及定位装置，通过设定与目标对象位置关系固定的定位块，在每次对目标对象进行定位时，只需确定定位块的位置参数，即可确定执行部件与每一目标对象的位置参数；从而精确设定执行部件的移动距离，使执行部件被精确地定位到具体的目标对象上，进行相应的操作；对于同一目标对象，只需在首次操作前进定位即可。本发明的定位方法，过程简单，定位速度快，精度高，具有良好的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种定位方法及定位装置，尤其涉及一种自动定位方法和装置，用于在设备的执行部件开始对目标对象进行操作前，对具体的目标对象进行精确定位。
背景技术
现代化工业设备，尤其是自动化工业设备，设备的执行部件根据预先设定的指令对目标对象执行具体的操作。在需要对不同的目标对象依次进行操作的情形下，每次操作之前都需要对目标对象进行定位，否则很容易发生事故，轻者对设备造成磨损，重者造成整个设备的障碍。尤其是在各目标对象之间的相对位置不统一的情形，定位显得尤为重要。
现有技术中，对于这类设备的定位，由于没有标准的位置关系，往往采用人工方式进行。尤其是，对于目标对象没有清晰的可定位的标志的情形，现有的定位方法难以起效，只能依赖于工人手动操作。但是，人工操作，工作强度大，且往往由于工作环境高温、高湿，人的耐受能力差，导致一方面生产效率低下，一方面还具有安全隐患，容易导致工伤事故。为此，需要设计一种目标对象的自动定位方法和定位装置。
发明内容
本发明针对现有技术中，对目标对象的定位存在的上述问题，提供一种目标对象的自动定位方法及装置，实现设备对目标对象的自动定位、且精度高、速度快，从而提高生产效率，降低安全隐患。
为此，本发明采用如下技术方案：
一种自动定位方法，用于在设备的执行部件开始对目标对象进行操作前，对具体的目标对象进行定位，包括如下步骤：
S1：在机架上，每一组目标对象的固定距离处，设置一定位块，该定位块具有X-Y-Z的三维基准面，每一组目标对象包含一个以上位置关系固定的数个目标对象；
S2：移动设备上的定位探头，该定位探头与设备的执行部件的位置关系固定，在定位块三维基准面的每一个面进行探测，设备的存储模块记录下探测所得到的定位探头相对于定位块的位置数据，存储模块还事先存储有定位探头与执行部件的位置数据，以及，定位块和与其相对应的目标对象的位置数据；
S3：根据探测所得的定位探头相对于定位块的位置数据，以及，每一组目标对象和与其对应的定位块的固定距离，设备的运算模块计算求得设备上执行部件与每一组目标对象的位置参数；
S4：设备的控制模块根据执行部件与每一组目标对象的位置参数，发出动作指令，移动执行部件至相应的目标对象上。
进一步地，所述定位探头至少包括两组探针，每组探针至少包括一根探针，该两组探针中至少包括一个垂直方向的垂直探针，和，一个水平方向的水平探针，所述探针具有可伸缩的头部。
进一步地，在步骤S2中，移动设备上的探头，使探针在定位块三维基准面的每一个面的各探测至少三个点。
进一步地，所述执行部件具有两个以上的执行机构，可同时对两个以上的目标对象进行操作，所述垂直探针的长度方向与过多个刮刀头形成的中心点且垂直于多个刮刀头所在平面的直线平行；所述每一组目标对象包含两个以上位置关系固定的数个目标对象。
本发明的另一方面，提供一种自动定位装置，用于在设备的执行部件开始对目标对象进行操作前，对具体的目标对象进行定位，包括：
设置于每一组目标对象固定距离处的定位块，该定位块具有X-Y-Z的三维基准面，每一组目标对象包含一个以上位置关系固定的数个目标对象；
设置于设备上的定位探头，用于对定位块的三维基准面进行探测，该定位探头与设备的执行部件位置关系固定；
与所述定位探头连接的存储模块，用于储存定位探头探测得到的定位探头相对于定位块的位置数据；存储模块内还存储有定位探头与执行部件的位置数据，以及，定位块和与其相对应的目标对象的位置数据；
与所述存储模块连接的运算模块，运算模块根据探测所得的定位块位置数据，以及，每一组目标对象和与其对应的定位块的固定距离，设备的运算模块计算求得设备上执行部件与每一组目标对象的位置参数；
以及，控制模块，接收运算模块输出的设备上执行部件与每一组目标对象的位置参数，发出动作指令，使执行部件移动至相应的目标对象上。
进一步地，所述定位探头至少包括两组探针，每组探针至少包括一根探针，该两组探针中至少包括一个垂直方向的垂直探针，和，一个水平方向的水平探针，所述探针具有可伸缩的头部。
进一步地，所述执行部件具有两个以上的执行机构，可同时对两个以上的目标对象进行操作，所述垂直探针的长度方向与过多个刮刀头形成的中心点且垂直于多个刮刀头所在平面的直线平行；所述每一组目标对象包含两个以上位置关系固定的数个目标对象。
进一步地，所述设备为自动清板系统，所述执行部件为清板装置，清板装置具有数个刮刀头作为执行机构。
本发明自动定位方法及定位装置，通过设定与目标对象位置关系固定的定位块，定位块具有X-Y-Z的三维基准面，在每次对目标对象进行定位时，只需确定定位探头与定位块的位置参数，即可确定执行部件与每一组目标对象中单个目标对象的位置参数；从而精确设定执行部件的移动距离，使执行部件被精确地定位到具体的目标对象上，进行相应的操作；对于同一组内，位置关系固定的目标对象，只需在首次操作前进定位即可。因此，本发明的定位方法，过程简单，定位速度快，精度高，具有良好的市场前景。
附图说明
图1为本发明定位块的示意图；
图2为本发明定位方法的示意图；
图3为本发明实施例3和实施例4的示意图；
图4为图3的A部放大图；
图5为图3的B-B向剖视图；
图6为图3的C-C向剖视图；
图中，100为抽丝模头，101为自动清板系统；102为清板装置；103为一组抽丝模头，104为抽丝设备，105为机架，106为定位块，107为定位探头。
具体实施方式
下面结合图1-6与具体实施方式对本发明做进一步的说明，本发明中与现有技术相同的部分将参考现有技术。
实施例1：
一种自动定位方法，用于在设备的执行部件开始对目标对象进行操作前，对具体的目标对象进行定位，包括如下步骤：
S1：在机架上，每一组目标对象的固定距离处，设置一定位块，该定位块具有X-Y-Z的三维基准面，此处，X-Y-Z三维基准面采用X-Y-Z三维坐标系空间概念；每一组目标对象包含两个以上位置关系固定的数个目标对象；
S2：移动设备上的定位探头，该定位探头与设备的执行部件的位置关系固定，在定位块三维基准面的每一个面进行探测，设备的存储模块记录下探测所得到的定位探头相对于定位块的位置数据，存储模块还事先存储有定位探头与执行部件的位置数据，以及，定位块和与其相对应的目标对象的位置数据；
定位块三维基准面是代表X-Y-Z三维坐标空间的三个面；在本实施例中，定位探头具有一个垂直方向的垂直探针和一个水平方向的水平探针，探针具有可伸缩的头部，在探测过程中，头部接触到目标对象并压缩一定的位移量，定位探头记录头部的总位移量，并依此计算目标对象的位置数据，此为现有技术，在此不赘述；
移动设备上的定位探头，使探针在定位块三维基准面的每一个面的各探测至少三个点，具体地，可以为：使垂直探针在定位块的底面（代表三维基准面的Y平面）探测三个不同的位置点，使水平探针先后在定位块的前面（代表三维基准面的Z平面）和一个侧面（代表三维基准面的X平面）分别探测三个不同的位置点，由于三点可以决定一个平面，而定位块三维基准面代表X-Y-Z三维坐标空间的三个标准面，定位探头根据垂直探针和水平探针探测到的由三个探测点决定的平面，得到定位探头与定位块相对位置的位置信息；如图1所示；
S3：根据探测所得的定位块位置数据，以及，每一组目标对象和与其对应的定位块的固定距离，设备的运算模块计算求得设备上执行部件与每一组目标对象的位置参数；
S4：设备的控制模块根据执行部件与每一组目标对象的位置参数，发出动作指令，移动执行部件至相应的目标对象上。
作为进一步的优选方案，执行部件具有两个以上的执行机构，可同时对两个以上的目标对象进行操作，在本实施例中，执行部件具有四个执行机构，四个执行机构呈中心对称地分布在执行部件上；所述垂直探针的长度方向与过多个刮刀头形成的中心点且垂直于多个刮刀头所在平面的直线ab平行；对应地，每一组目标对象包含四的倍数个目标对象，各目标对象之间的位置关系固定，且每四个目标对象的位置分布与执行机构在执行部件上的分布对应；如图2所示。
当然，执行部件也可以包含其他个数的执行机构，各执行机构在执行部件上的分布方式与上述的分布方式相当；同样地，所述垂直探针的长度方向与过多个刮刀头形成的中心点且垂直于多个刮刀头所在平面的直线平行。这要求多个执行机构在执行部件上呈中心对称地分布，从而可形成一个中心点。
该优选方案的有益效果在于：垂直探针被设置成长度方向与过目标对象形成的中心点且垂直于多个目标对象所在平面的直线平行，由于垂直探针与执行部件的位置关系是固定的，则垂直探针的长度方向代表着执行部件的中心，同时也代表着执行部件工作面的垂直方向（Y平面），再通过水平探针分别探测X平面和Z平面，即可同时定位多个执行机构，进一步地提供生产效率。
本实施例的定位方法，工作原理如下：在流水生产线上，具有需要执行的目标对象，呈排呈列地分布，这些目标对象可以被分成若干组，每组的数量固定（通常数量不多），且每组内，各目标对象的位置关系相对是固定的；各组之间，由于车间内地面不平整，或者，由于各组目标对象本身在机架上的设置有细微差别，造成执行操作的设备于各组目标对象之间的相对位置关系可能会发生变化，因此，设备在执行操作之前，对每一组目标对象需要进行一次定位；且一组目标对象只需定位一次。定位时，通过垂直探针探测定位块的Y平面，通过水平探针先探测定位块的Z平面，再探测定位块的X平面，由于定位探头与设备的执行部件的位置关系是固定的，通过探测出定位探头与定位块的位置信息，可以得出执行部件与定位块的位置信息，从而得出执行部件与目标对象之间的位置信息，且该信息具有X-Y-Z三维位置数据，即精确地定位目标对象，从而为精确地移动执行部件到目标对象提供数据支持。本实施例的定位方法，尤其适用于具有三维位置信息的目标对象的定位。
实施例2：
一种自动定位装置，用于在设备的执行部件开始对目标对象进行操作前，对具体的目标对象进行定位，包括：
设置于每一组目标对象固定距离处的定位块，该定位块具有X-Y-Z的三维基准面，每一组目标对象包含一个以上位置关系固定的数个目标对象；
设置于设备上的定位探头，用于对定位块的三维基准面进行探测，该定位探头与设备的执行部件位置关系固定；
与所述定位探头连接的存储模块，用于储存定位探头探测得到的定位块位置数据；存储模块内还存储有定位探头与执行部件的位置数据，以及，定位块和与其相对应的目标对象的位置数据；
与所述存储模块连接的运算模块，运算模块根据探测所得的定位块位置数据，以及，每一组目标对象和与其对应的定位块的固定距离，设备的运算模块计算求得设备上执行部件与每一组目标对象的位置参数；
以及，控制模块，接收运算模块输出的设备上执行部件与每一组目标对象的位置参数，发出动作指令，使执行部件移动至相应的目标对象上。
所述定位探头至少包括两组探针，每组探针至少包括一根探针，该两组探针中至少包括一个垂直方向的垂直探针，和，一个水平方向的水平探针，所述探针具有可伸缩的头部。
所述执行部件具有两个以上的执行机构，可同时对两个以上的目标对象进行操作，所述垂直探针的长度方向与过多个刮刀头形成的中心点且垂直于多个刮刀头所在平面的直线平行，所述每一组目标对象包含两个以上位置关系固定的数个目标对象。
实施例3：
如图1-5所示，本实施例是实施例1的化纤抽丝行业的具体运用，用于对抽丝模头进行清理之前对各个抽丝模头进行定位，对应地，所述设备为具有清理抽丝模头100的刮刀头的自动清板系统101；所述设备的执行部件为具有若干刮刀头、能在动力作用下旋转从而对抽丝模头的表面进行清理的清板装置102；所述目标对象为每一组抽丝模头103，具体为每一组抽丝模头中任一一个抽丝模头的出丝平面。每一抽丝模头103设置在机架的圆柱形的腔道内，因此，需要定位抽丝模头的X-Y-Z三维坐标数据。抽丝模头103成组地设置在机架上，现有化纤抽丝设备一般是一组24个抽丝模头，一组内，各抽丝模头之间的位置关系相对固定，可以作为一个定位单元来进行定位，一组抽丝模头中的任一一个抽丝模头的位置确认后，组内其他各个抽丝模头的位置也能唯一确定，因此，原则上，一组抽丝模头内的任一一个抽丝模头都可以作为定位的对象物。各组抽丝模头之间，位置关系略有差距，因此，每组需要定位一次。
抽丝设备104运行一段时间后，需要对整个抽丝设备的各个抽丝模头100进行清理，否则模头的出丝孔容易堵塞，造成出丝不均匀，产生残次品。抽丝设备上，一方面，各组抽丝模头的在机架上的设置间距可能并不一致，另一方面，自动清板系统101运行的地面可能并不平整，或者，自动清板系统101运行时间长有磨损，这些都可能造成清板过程中，执行部件与目标对象之间的位置关系的变化。但是，在一组抽丝模头内，各抽丝模头的相对位置关系是固定的，因此，在对每组抽丝模头清理之前，需要首先对该组抽丝模头的具体位置进行定位。定位过程如下：
S1：在抽丝设备104的机架105上，每组抽丝模头103的固定距离处，设置一定位块106，该定位块具有X-Y-Z的三维基准面；此处，X-Y-Z三维基准面采用X-Y-Z三维坐标系空间概念；每组抽丝模头103包含两个以上位置关系固定的数个目标对象，在本实施例中，一组抽丝模头103包含24个位置关系固定的抽丝模头；
S2：移动自动清板系统上的定位探头107，该定位探头107与清板装置102的位置关系固定，在定位块106三维基准面的每一个面进行探测，自动清板系统101的存储模块记录下探测所得到的定位探头107相对于定位块106的位置数据，存储模块还事先存储有定位探头107与清板装置102的位置数据，以及，定位块106和与其对应的一组抽丝模头103的位置数据；
定位块三维基准面是代表X-Y-Z三维坐标空间的三个面；在本实施例中，定位探头具有一个垂直方向的垂直探针和一个水平方向的水平探针，探针具有可伸缩的头部，在探测过程中，头部接触到目标对象并压缩一定的位移量，定位探头记录头部的总位移量，并依此计算目标对象的位置数据，此为现有技术，在此不赘述；
移动自动清板系统上的定位探头107，使探针在定位块三维基准面的每一个面的各探测至少三个点，具体地，可以为：使垂直探针在定位块的底面（代表三维基准面的Y平面）探测三个不同的位置点，使水平探针先后在定位块的前面（代表三维基准面的Z平面）和一个侧面（代表三维基准面的X平面）分别探测三个不同的位置点，由于三点可以决定一个平面，而定位块三维基准面代表X-Y-Z三维坐标空间的三个标准面，定位探头根据垂直探针和水平探针探测到的由三个探测点决定的平面，得到定位探头与定位块相对位置的位置信息；如图1所示；
S3：根据探测所得的定位块位置数据，以及，每一组目标对象和与其对应的定位块的固定距离，设备的运算模块计算求得设备上执行部件与每一组目标对象的位置参数；
S4：设备的控制模块根据执行部件与每一组目标对象的位置参数，发出动作指令，移动执行部件至相应的目标对象上。
作为进一步的优选方案，清板装置102具有两个以上的刮刀头，可同时对两个以上的抽丝模头进行操作，在本实施例中，清板装置102具有四个的刮刀头，四个刮刀头呈中心对称地分布在执行部件上；所述垂直探针的长度方向与过多个刮刀头形成的中心点且垂直于多个刮刀头所在平面的直线ab平行；对应地，每一组抽丝模头包含24个抽丝模头，各抽丝模头之间的位置关系固定，且每四个抽丝模头的位置分布与执行机构在执行部件上的分布对应；如图2所示。
清板装置对一组抽丝模头中四个抽丝模头进行清理后移动清板装置对下四个抽丝模头进行清理，直至改组清理完毕；该组抽丝模头清理完毕后；重复上述S1-S4的步骤，对下一组抽丝模头进行定位和清理，直至整个抽丝设备上的抽丝模头清理完成。
实施例4：
如图2-5所示，本实施例是实施例2的化纤抽丝行业的具体运用，用于对抽丝模头进行清理之前对各个抽丝模头进行定位，对应地，所述设备为具有清理模头的刮刀头的自动清板系统；所述设备的执行部件为具有若干刮刀头、能在动力作用下旋转从而对抽丝模头的表面进行清理的清板装置；所述目标对象为每一组抽丝模头，具体为每一组抽丝模头中任一一个抽丝模头的出丝平面。
抽丝厂房内的抽丝设备，并排地设置有若干组抽丝模头，每组抽丝模头包括24个或其他4的倍数个的抽丝模头，在一组抽丝模头内，各抽丝模头的相对位置关系是固定的，因此，可以作为一个定位单元来进行定位，一组抽丝模头内的任一一个抽丝模头的位置确认后，组内其他各个抽丝模头的位置也能唯一确定，因此，理论上讲，一组抽丝模头内的任一一个抽丝模头都可以作为定位的对象物。
抽丝设备运行一段时间后，需要对整个抽丝设备的各个模头进行清理，否则模头的出丝孔容易堵塞，造成出丝不均匀，产生残次品。抽丝设备上，各组抽丝模头的间距或相对位置关系并不是统一的，因此，在对每组抽丝模头清理之前，需要首先对该组抽丝模头的具体位置进行定位。
当然，本发明还具有其他实施方式，上文所列仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围，凡依本申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。
Claims (8)
1.一种自动定位方法，用于在设备的执行部件开始对目标对象进行操作前，对具体的目标对象进行定位，包括如下步骤：
S1：在机架上，每一组目标对象的固定距离处，设置一定位块，该定位块具有X-Y-Z的三维基准面，每一组目标对象包含一个以上位置关系固定的数个目标对象；
S2：移动设备上的定位探头，该定位探头与设备的执行部件的位置关系固定，在定位块三维基准面的每一个面进行探测，设备的存储模块记录下探测所得到的定位探头相对于定位块的位置数据，存储模块还事先存储有定位探头与执行部件的位置数据，以及，定位块和与其相对应的目标对象的位置数据；
S3：根据探测所得的定位探头相对于定位块的位置数据，以及，每一组目标对象和与其对应的定位块的固定距离，设备的运算模块计算求得设备上执行部件与每一组目标对象的位置参数；
S4：设备的控制模块根据执行部件与每一组目标对象的位置参数，发出动作指令，移动执行部件至相应的目标对象上。
2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于：所述定位探头至少包括两组探针，每组探针至少包括一根探针，该两组探针中至少包括一个垂直方向的垂直探针，和，一个水平方向的水平探针，所述探针具有可伸缩的头部。
3.根据权利要求2所述的定位方法，其特征在于：在步骤S2中，移动设备上的探头，使探针在定位块三维基准面的每一个面的各探测至少三个点。
4.根据权利要求2所述的定位方法，其特征在于：所述执行部件具有两个以上的执行机构，可同时对两个以上的目标对象进行操作，所述垂直探针的长度方向与过多个刮刀头形成的中心点且垂直于多个刮刀头所在平面的直线平行；所述每一组目标对象包含两个以上位置关系固定的数个目标对象。
5.一种自动定位装置，用于在设备的执行部件开始对目标对象进行操作前，对具体的目标对象进行定位，包括：
设置于每一组目标对象固定距离处的定位块，该定位块具有X-Y-Z的三维基准面，每一组目标对象包含一个以上位置关系固定的数个目标对象；
设置于设备上的定位探头，用于对定位块的三维基准面进行探测，该定位探头与设备的执行部件位置关系固定；
与所述定位探头连接的存储模块，用于储存定位探头探测得到的定位探头相对于定位块的位置数据；存储模块内还存储有定位探头与执行部件的位置数据，以及，定位块和与其相对应的目标对象的位置数据；
与所述存储模块连接的运算模块，运算模块根据探测所得的定位探头相对于定位块的位置数据，以及，每一组目标对象和与其对应的定位块的固定距离，设备的运算模块计算求得设备上执行部件与每一组目标对象的位置参数；
以及，控制模块，接收运算模块输出的设备上执行部件与每一组目标对象的位置参数，发出动作指令，使执行部件移动至相应的目标对象上。
6.根据权利要求5所述的自动定位装置，其特征在于：所述定位探头至少包括两组探针，每组探针至少包括一根探针，该两组探针中至少包括一个垂直方向的垂直探针，和，一个水平方向的水平探针，所述探针具有可伸缩的头部。
7.根据权利要求5所述的自动定位装置，其特征在于：所述执行部件具有两个以上的执行机构，可同时对两个以上的目标对象进行操作，所述垂直探针的长度方向与过多个刮刀头形成的中心点且垂直于多个刮刀头所在平面的直线平行；所述每一组目标对象包含两个以上位置关系固定的数个目标对象。
8.根据权利要求5所述的自动定位装置，其特征在于：所述设备为自动清板系统，所述执行部件为清板装置，清板装置具有数个刮刀头作为执行机构。
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