CN106325196A - 手持终端检测用激光自动瞄准装置 - Google Patents

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Abstract

一种手持终端检测用激光自动瞄准装置，包括：瞄准靶标，其定义有一感应区域；一列光感应器，设置在该瞄准靶标的感应区域上，用于检测一激光是否照射到该感应区域；至少一伺服系统，用于驱使该瞄准靶标运动，以使这列光感应器能够与该激光对准；激光检测电路，与这列光感应器相配合，用于给出这列光感应器对该激光的检测信号；以及主控制器，用于根据该检测信号，经由该至少一伺服系统，控制该瞄准靶标移动，直至该瞄准靶标与该激光对准。本发明能够大大降低检测人员的劳动强度、提升中心点自动瞄准的效率。

Description

手持终端检测用激光自动瞄准装置
技术领域
本发明涉及电力辅助设备的检测装置，尤其涉及手持终端红外通讯的检测装置。
背景技术
通常在对手持终端瞄准智能电能表进行自动检测时，由于激光辅助瞄准器件和红外通信器件安装的不一致性，无法使每一个安装在检测夹具上的手持终端所发出激光辅助瞄准光斑，对准瞄准靶标的中心，而导致自动检测无法进行。所以在自动检测时，应使激光辅助瞄准光斑能够自动对准瞄准靶标的中心点，实现手持终端的自动检测。现有的中心点瞄准，通常是人工手动操作操作杆来实现瞄准，检测人员的劳动强度大、效率低下，实有必要进行改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，基于现有技术的上述缺陷，提出一种手持终端检测用激光自动瞄准装置，能够大大降低检测人员的劳动强度、提升中心点自动瞄准的效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种手持终端检测用激光自动瞄准装置，其包括：瞄准靶标，其定义有一感应区域；一列光感应器，设置在该瞄准靶标的感应区域上，用于检测一激光是否照射到该感应区域；至少一伺服系统，用于驱使该瞄准靶标运动，以使这列光感应器能够与该激光对准；激光检测电路，与这列光感应器相配合，用于给出这列光感应器对该激光的检测信号；以及主控制器，用于根据该检测信号，经由该至少一伺服系统，控制该瞄准靶标移动，直至该瞄准靶标与该激光对准。
在一些实施例中，这列光感应器沿水平方向排布，这列光感应器的中心位置与该瞄准靶标的中心位置重合。
在一些实施例中，该激光检测电路包括中心激光检测单元、左侧激光检测单元及右侧激光检测单元，每个单元向该主控制器输出一个检测信号。
在一些实施例中，左侧激光检测单元/右侧激光检测单元向该主控制器输出的检测信号是对位于该侧的多个光感应器分别给出的检测信号进行与处理后的信号。
在一些实施例中，该主控制器选用PLC；该光感应器选用光敏电阻。
在一些实施例中，该至少一伺服系统包括：X轴伺服系统，用于驱使该瞄准靶标沿X轴方向运动；和，Y轴伺服系统，用于驱使该瞄准靶标沿Y轴方向运动。
在一些实施例中，每个伺服系统包括：伺服控制器，受控于该主控制器；电机，受控于该伺服控制器；以及执行机构，受该电机驱使。
在一些实施例中，每个伺服系统与该主控制器配合，是具有过冲纠偏功能的，以使该瞄准靶标受控定位于设定位置。
在一些实施例中，该瞄准靶标在正常行进过程采用设定的第一速度，该瞄准靶标在纠偏行进过程采用设定的第二速度，该第二速度与该第一速度方向相反，且该第二速度小于该第一速度。
在一些实施例中，该第一速度是该第二速度的4-8倍。
本发明的有益效果在于，通过巧妙地设置瞄准靶标，装设在该瞄准靶标上的一列光感应器，与这列光感应器配合的激光检测电路，用于带动该瞄准靶标运动的伺服系统，以及与该激光检测电路及伺服系统相连的PLC，能够实现手持终端自动检测中的自动瞄准，从而能够大大降低检测人员的劳动强度、提升中心点自动瞄准的效率。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为激光感应器在瞄准靶标上的安装示意；
图2A和图2B为手持终端检测用激光自动瞄准装置的框图示意；
图3A和图3B为激光检测电路的电原理示意；
图4为瞄准靶标移动速度与位置关系示意；
图5为PLC程序控制流程示意。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
本发明的手持终端检测用激光自动瞄准装置采用瞄准靶标、装设在该瞄准靶标上的一列光感应器，激光检测电路，两个由电机及机械装置构成的伺服系统以及与该激光检测电路及伺服系统相连的PLC（可编程控制器），能够实现手持终端自动检测中的自动瞄准。
参见图1，图1为激光感应器在瞄准靶标上的安装示意。瞄准靶标11上装设有若干红外传感器（图未示出）。这些红外传感器呈矩阵排布。感应区域12设置在瞄准靶标11的中心部分。感应区域12的中心位置13即为该瞄准靶标11的中心位置。以穿过中心位置13的竖直线（即Y轴）为界，该感应区域12区分为左侧部分14和右侧部分15。感应区域12沿水平方向（即X轴方向）设置有21个光感应器16。具体而言，位于中心的光感应器16设置在中心位置13处，左侧部分14和右侧部分15各设置有10个光感应器16。在本实施例中，该瞄准靶标11的尺寸为20mm见方。该感应区域12的尺寸为10mm见方。该瞄准靶标11的X和Y方向移动范围都为±15mm（相对中心位置13而言）。两两光感应器16的间距为5mm。光感应器16的激光感应直径为4mm，用于感应激光辅助瞄准光斑。通过调整光感应器电路的灵敏度，可以进行激光光斑照射的感应检测。这种结构，可以感应激光光斑直径大于2mm，实现自动瞄准精度为正负1mm。
参见图2A和图2B，图2A和图2B为手持终端检测用激光自动瞄准装置的框图示意。本发明装置的自动瞄准原理大致包括：PLC 24会根据左侧激光检测单元281、中心激光检测单元282及右侧激光检测单元283提供的输入信号，相应地对X轴伺服系统25及Y轴伺服系统26进行控制，使得瞄准靶标11能够按照要求，在X轴和Y轴方向运动。
具体而言，首先是将被检测的手持终端安装固定到夹具上，调整夹具使激光光斑照射在感应区域12。接着，PLC 24首先通过Y轴伺服系统26（大致包括：Y轴伺服控制器261、Y轴伺服电机262以及Y轴执行机构263）控制瞄准靶标11在Y轴方向移动，直到光感应器16感应到激光的照射并经由激光检测电路28报告给PLC 24，PLC 24通过感应的光感应器16的位置，能够判断激光光斑是照射在感应区域12的左侧部分14或右侧部分15；然后，PLC 27通过X轴伺服系统25（大致包括：X轴伺服控制器251、X轴伺服电机252以及X轴执行机构253）控制瞄准靶标11在X轴方向移动，使瞄准靶标11往中心位置13移动，直到位于中心位置13的光感应器16感应到激光光斑的照射,PLC 27才控制X轴伺服系统25停止。
参见图3A和图3B，图3A和图3B为激光检测电路的电原理示意，其中，图3A示出了左侧激光检测单元的电原理，图3B示出了中心激光检测单元的电原理。参见图3A，左侧激光检测单元采用光敏电阻D1…D10作为光感应器，实现光电转换；利用COMS电路（大致包括：反相器U1A…U10A，及10输入与门）固定的输入阀值电平，通过可变电阻R2…R20调整灵敏度，达到光电转换和整形的作用。当激光没有照射在左侧10个光敏电阻中的任意一个时，其输出OUT1为高电平，只要激光光斑照射到左侧10个光敏电阻的任意一个，其输出OUT1为低电平。右侧激光检测单元完全与该左侧激光检测单元一样，在此不再赘述。参见图3B，该中心激光检测单元的工作原理大致包括：当激光光斑没有照射到位于中心位置13的光感应器16（即光敏电阻D0），其输出OUT2为高电平；当激光光斑照射到位于中心位置13的光感应器16，其输出OUT2为低电平。
参见图4，图4为瞄准靶标移动速度与位置关系示意。在自动检测时，从光斑照射到光感应器16，到激光检测电路28和PLC 24接收到IO的变化，再对伺服控制器251/261发出停止指令，伺服电机252/262减速到停止，会有过冲出现，在实际控制中将需要纠正这种过冲造成的瞄准靶标11位置偏移。
当伺服系统25/26驱动瞄准靶标11移动，速度从0开始，直到速度达到设定的速度V1后将匀速移动。假设瞄准靶标11移动到第一位置L1时，激光光斑照射到光感应器16，PLC 24接收到光感应器16的信号变化，执行停止操作。由于电路处理和PLC的指令发出存在延时，加上系统从速度V1减速到停止，瞄准靶标11将会在第二位置L2才能停下来，产生的位置偏差为△L。△L与系统检测时延△t1、PLC处理速度△t2、执行机构惯性I以及伺服控制器特性△t3有关，同时与速度V1成比例关系。可用表达式△L=V1(△t1+△t2+△t3)+k1×I+k2×V1表示，其中k1与k2为修正参数。值得一提的是，在本发明的装置设计完成时，除速度V1外，其他都是在一定值的范围内。实际设计中，在速度V1固定的情况下，可以依据实验值来确定△L。需要注意的是在X轴方向与Y轴方向，其过冲位置偏移是有差异的。其中Y轴方向上移和下移也有小的差异。
通过以上对过冲的分析及位移偏差的估算或测量，得到在X方向过冲偏位移差为△LX,在Y方向过冲偏位移差分别为△LY+和△LY-。PLC依据在不同运动方向的位置偏移量，利用伺服控制系统的闭环精确移位的特点，往相反的方向移动偏差的距离，达到纠偏的目的。纠偏的速度V2不宜过高，否则系统将会出现抖动。在本实施例中，速度V1设置在80mm/s，纠偏回移速度设置在10~20mm/S。由于回移纠偏是采用距离控制，回移纠偏不会再产生过冲现象。
参见图5，图5为PLC程序控制流程示意。PLC程序控制流程分两个部分，即：X轴控制流程和Y轴控制流程。在本实施例中，PLC的IO响应采用中断模式。其中，Y轴控制流程大致包括：
步骤701、控制瞄准靶标11以速度V1，朝Y+方向运动；
步骤702、判断光感应器是否有响应，是的话，转步骤703，否则转步骤705；
步骤703、执行停止操作；
步骤704、控制瞄准靶标11以速度V2，朝Y-方向移动△LY+；然后，转向X轴控制流程。
步骤704、判断瞄准靶标11是否移动达到设定值（即超出最大边界的某个值，在本实施例中为15mm），是的话，转步骤706，否则转步骤701；
步骤706、执行停止操作；
步骤707、控制瞄准靶标11以速度V1，朝Y-方向运动；
步骤708、判断光感应器是否有响应，是的话，转步骤709，否则转步骤707；
步骤709、执行停止操作；
步骤710、控制瞄准靶标11以速度V2，朝Y+方向移动△LY-；然后，转向X轴控制流程。
值得一提的是，瞄准靶标11沿X轴水平方向移动，无论是往左还是往右移动，其偏差都为△LX；瞄准靶标11沿Y轴垂直方向移动，其偏差有不同，上移过冲偏差为△LY+，下移过冲偏差为△LY-。
X轴控制流程大致包括：
步骤711、判断位于左侧部分的光感应器是否有响应，是的话，转步骤712，否则转步骤716；
步骤712、控制瞄准靶标11以速度V1，朝X+方向运动；
步骤713、判断位于中心位置的光感应器是否有响应，是的话，转步骤714，否则转步骤712；
步骤714、执行停止操作；
步骤715、控制瞄准靶标11以速度V2，朝X-方向移动△LX；结束。
步骤716、控制瞄准靶标11以速度V1，朝X-方向运动；
步骤717、判断位于中心位置的光感应器是否有响应，是的话，转步骤718，否则转步骤716；
步骤718、执行停止操作；
步骤719、控制瞄准靶标11以速度V2，朝X+方向移动△LX；结束。
结合参见图1和图3，本发明的有益效果在于，通过巧妙地设置瞄准靶标11，装设在该瞄准靶标11上的一列光感应器16，与这列光感应器16配合的激光检测电路28，用于带动该瞄准靶标11运动的伺服系统25、26，以及与该激光检测电路28及伺服系统25、26相连的PLC 24，能够实现手持终端自动检测中的自动瞄准，从而能够大大降低检测人员的劳动强度、提升中心点自动瞄准的效率。
应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部份技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种手持终端检测用激光自动瞄准装置，其特征在于，包括：瞄准靶标，其定义有一感应区域；一列光感应器，设置在该瞄准靶标的感应区域上，用于检测一激光是否照射到该感应区域；至少一伺服系统，用于驱使该瞄准靶标运动，以使这列光感应器能够与该激光对准；激光检测电路，与这列光感应器相配合，用于给出这列光感应器对该激光的检测信号；以及主控制器，用于根据该检测信号，经由该至少一伺服系统，控制该瞄准靶标移动，直至该瞄准靶标与该激光对准。
2.根据权利要求1所述的手持终端检测用激光自动瞄准装置，其特征在于：这列光感应器沿水平方向排布，这列光感应器的中心位置与该瞄准靶标的中心位置重合。
3.根据权利要求2所述的手持终端检测用激光自动瞄准装置，其特征在于：该激光检测电路包括中心激光检测单元、左侧激光检测单元及右侧激光检测单元，每个单元向该主控制器输出一个检测信号。
4.根据权利要求3所述的手持终端检测用激光自动瞄准装置，其特征在于：左侧激光检测单元/右侧激光检测单元向该主控制器输出的检测信号是对位于该侧的多个光感应器分别给出的检测信号进行与处理后的信号。
5.根据权利要求1所述的手持终端检测用激光自动瞄准装置，其特征在于：该主控制器选用PLC；该光感应器选用光敏电阻。
6.根据权利要求1至5任一项所述的手持终端检测用激光自动瞄准装置，其特征在于：该至少一伺服系统包括：X轴伺服系统，用于驱使该瞄准靶标沿X轴方向运动；和，Y轴伺服系统，用于驱使该瞄准靶标沿Y轴方向运动。
7.根据权利要求6所述的手持终端检测用激光自动瞄准装置，其特征在于：每个伺服系统包括：伺服控制器，受控于该主控制器；电机，受控于该伺服控制器；以及执行机构，受该电机驱使。
8.根据权利要求6所述的手持终端检测用激光自动瞄准装置，其特征在于：每个伺服系统与该主控制器配合，是具有过冲纠偏功能的，以使该瞄准靶标受控定位于设定位置。
9.根据权利要求8所述的手持终端检测用激光自动瞄准装置，其特征在于：该瞄准靶标在正常行进过程采用设定的第一速度，该瞄准靶标在纠偏行进过程采用设定的第二速度，该第二速度与该第一速度方向相反，且该第二速度小于该第一速度。
10.根据权利要求9所述的手持终端检测用激光自动瞄准装置，其特征在于：该第一速度是该第二速度的4-8倍。
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