CN107607625B - 一种探测角度可控的探测装置和探测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种探测角度可控的探测装置和探测方法，该装置包括：探头机构，所述探头机构设有探头；连杆机构，所述连杆机构设有第一杆体，所述第一杆体上设有多个第二杆体，多个所述第二杆体分别与所述第一杆体构成夹角，所述第二杆体一端与所述探头机构活动连接；安装支架，所述安装支架与所述第二杆体连接；升降机构，所述升降机构用于驱动所述连杆机构相对于所述安装支架转动。本发明结构灵活，操作智能，运用范围广，能够自由调节探测角度，探测地形掌握路况，降低探测误差。
Description
技术领域
本发明涉及探测技术领域，尤其涉及一种探测角度可控的探测装置和探测方法。
背景技术
21世纪制造业将进入一个新阶段，敏捷制造将成为企业的主导模式，能否抓住市场机遇开发出新产品将是企业赢得竞争的主要手段，制造企业要减小生产成本对生产批量的依赖，就要发展敏捷制造装备。敏捷制造装备的可编程、可重组和快速响应能力使得在进行小批量生产时，可实现接近中、大批量生产的效率。
例如，现代制造业产品生产中很多需要人员用肉眼观察的地方，设计良好的机器代替人眼进行探测操作，也能确定物体、辐射、化学化合物、信号等是否存在，从而完成产品生产、质检以及运输，实现总体上的高效率作业。但是机器并没有人那么灵活应变，参数以及结构等是固定的单一的，需要设计出更好的探测方法和设备，来实现精准探测，为人类生产和生活提供便利。
无人搬运车(Automated Guided Vehicle，简称AGV)，是一种装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车；是工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电地蓄电池为其动力来源。一般可通过电脑来控制其行进路线以及行为，或者利用电磁轨道来设立其行进路线，电磁轨道黏贴于地板上，AGV则依循电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作，利用电磁轨道的方式使用起来具有很多的局限，运用范围不广，更多的采用避障的手段来行进运输，通常避障手段有：光电避障、激光避障以及超声波避障。受地形影响AGV在颠簸或地面缝隙较大的情况下，探测部分由于探测角度的问题检测到的数据出现异常发生报警，然后实际排障时发现为误报警，所以如果能够预先学习地形，熟悉路况调整角度，再开始常规作业，就能更加良好的高效的工作。
如公开号为CN105158738A的专利文献公开了一种“雷达或超声波探测器支承装置及探测器波束方向调节方法”，使用一种支承装置来实现波束方向的调节，支承装置与安装座铰接的支撑板；与支撑板铰接的液压推杆；与支撑板连接的检测箱；位于检测箱内的倾角检测仪与所述检测箱连接的控制箱；位于检测箱内的雷达或超声波探测器；支撑板初始位置处于水平状态，控制系统实时控制保证雷达或超声波探测器的波束方向垂直水平面向下；也可手动设置支撑板的初始倾角，控制系统将以此角度为保持的目标角度来对支撑板进行位置调节，从而减小测量的误差，但结构的运用范围不广。
又如公开号为CN106198733A的专利文献公开了“一种机械钢轨超声波探测裂缝的方法”，步骤一：安装超声波探测器；步骤二：开启小车与超声波探测器：启动小车与超声波探测器，小车在轨道上运行，超声波探测器进行轨道的测试，超声波传感器将数据传输给数据处理器，数据处理器将数据处理后传输给无线数据传输器，无线数据传输器将数据发送到上位机；步骤三：裂缝标记：上位机根据上传的数据进行分析，同时记录测量起点与测量速度，然后根据数据分析裂缝的距离，并将数据进行统计；步骤四：打印数据：将步骤三中的数据进行打印；便于实现连续的探测的同时操作简便，但对裂缝探测的误差控制完全依赖于超声波传感器探测数据的上传，忽略了超声波传感器由于发散广角的原因导致的误差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种能够自由调节探测角度，探测地形掌握路况，降低探测误差的探测角度可控的探测装置和探测方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种探测角度可控的探测装置，包括：
探头机构，所述探头机构设有探头；
连杆机构，所述连杆机构设有第一杆体，所述第一杆体上设有多个第二杆体，多个所述第二杆体分别与所述第一杆体构成夹角，所述第二杆体一端与所述探头机构活动连接；
安装支架，所述安装支架与所述第二杆体连接；
升降机构，所述升降机构用于驱动所述连杆机构相对于所述安装支架转动。
进一步地，所述升降机构包括：升降件，所述升降件与所述第一杆体活动连接，所述升降件中心处设有螺母；丝杆，所述丝杆穿过所述螺母与所述升降件螺接；以及驱动电机，所述驱动电机与所述丝杆一端相连接。
进一步地，所述探头内设有超声波探测器，所述安装支架设有限位块，所述第二杆体通过所述限位块可转动地与所述安装支架连接。
进一步地，所述限位块设有一凹部，所述凹部的两侧均设有用以定位和连接所述第二杆体的销孔。
进一步地，所述连杆机构还包括连杆铰链，所述第二杆体设有连接部，所述连接部贯穿设置有连接孔，所述连杆铰链依次穿过所述销孔和所述连接孔将所述第二杆体与所述限位块连接。
进一步地，所述第一杆体中心处设有向水平方向延伸的延伸块，所述升降件与所述延伸块销连接。
进一步地，所述螺母设有一头部，所述头部下形成有加强部，所述头部和所述加强部被一螺纹穿孔穿透，所述头部内嵌于所述升降件并与之紧密贴合。
一种上述探测角度可控的探测装置的探测方法，所述探测角度可控的探测装置安装于探测小车上，所述方法包括以下步骤：
S10：学习道路常规障碍地形环境，确定一个最终的探测角度；
S20：调整角度为所述最终的探测角度，以此获取待检测物的照射参数；
S30：将所述待检测物的照射参数与预设障碍报警参数比较，判断是否报警。
进一步地，所述步骤S10包括：
S11：获取道路常规障碍地形环境照射参数，根据预设障碍报警参数，判断是否报警；
S12：若发生报警，则利用所述升降机构调整探测角度直至参数正常报警结束；
S13：记录参数正常报警结束时的探测角度；
S14：确定一个最终探测角度。
进一步地，所述步骤S12中包括：
S121：采用脉冲宽度调制技术，调整探测角度。
采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：(1)通过探头机构与第二杆体一端活动连接可实现探测角度的手动调节，通过升降机构中驱动电机的设置，可实现精度较高的角度调节；(2)通过多个第二杆体的设置，可使设备达到一拖多的效果，使探头分布更合理，从而更有效的实现多方位无误差探测；(3)通过连杆铰链和连接部的设置，提高了连杆机构转动处的强度和灵活度，从而增加了使用寿命；(4)通过预先学习道路常规障碍地形环境，确定一个最终的探测角度，保障无误差避障，使设备更智能更灵活，更好的提供探测服务。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术的技术方案，附图如下：
图1为本发明实施例1提供的一种探测角度可控的探测装置结构示意图；
图2为本发明实施例2提供的一种探测角度可控的探测装置结构示意图；
图3为本发明实施例3提供的一种探测角度可控的探测装置结构示意图；
图4为本发明实施例4提供的一种探测角度可控的探测装置部分结构示意图；
图5为本发明实施例5提供的一种探测角度可控的探测装置的探测方法流程图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
传统的探测装置安装位置固定，一些安装在上面的探测器由于自身波束的限制(例如超声波或雷达)，会导致发散角度固定，在这样的条件下，想增加探测角度就会十分困难；另外，探测装置还比较容易受地形的影响，例如安装有该探测装置的小车在颠簸路面行进时，受探测角度影响，导致探测装置探测反馈距离变小，此时就会将遇到的地面杂物或裂缝误判断为有障碍物而停止行进。
本发明解决上述的这些问题，设计一个可自主选择探测发散角度以及自主学习环境地形的装置，且可以安装在各种其他设备上用于探测。
实施例1
如图1所示，为本实施例提供的一种探测角度可控的探测装置结构示意图，所述探测角度可控的探测装置包括：
探头机构100，所述探头机构100设有探头110，所述探头110设有两个，其内部设有探测传感器，两个探头110的设置可以扩大同一平面上的探测广度且不会过多的浪费探测器资源。
连杆机构200，所述连杆机构200设有第一杆体210，所述第一杆体210上设有多个第二杆体220，多个所述第二杆体220分别与所述第一杆体210构成夹角，多个所述第二杆体220固定设置在所述第一杆体210的同一侧，形状如同“E”形，可选地，多个所述第二杆体220可折叠的设于所述第一杆体210上方便节省存放空间；
上述的连杆机构200由多个所述第二杆体220组成，可作为杠杆，所述第一杆体210将多个所述第二杆体220成形在一起，整体形成了一拖多的结构状态，让探头的安装分布更加合理化，探测的范围更广，使各个探头的高度变化能更加统一，探测精度更高；
所述第二杆体220的一端与所述探头机构100活动连接，该连接处的结构设计可实现所述探头机构100的360度调节，手动调节所述探头机构100就可实现探头角度的变换，调节好各角度，即可增大由各个探头波束组合而成的波束总集的发散广角，扩大波束覆盖面，降低探测误差，实现多方位无误差精确探测。详细说明如下，例如，当所述第二杆体220设有3个时，所述探头机构100与之相连接也有3个，每个所述探头机构100还设有两个所述探头110，所述探头110内设有超声波探测器，手动调节这3个所述探头机构100的角度呈现不同角度，启动超声波探测器发出光束探测，查看光束分布情况，可多次进行合理化调节，最后实现多方位无误差精确的超声波探测。
安装支架300，所述安装支架300与所述第二杆体220连接；所述安装支架300用以支撑整个装置结构本体，通过将所述安装支架300安装在其他设备上即可完成整个装置在其他设备上的安装，运用范围广，所述第二杆体220作为杠杆以所述安装支架300连接处作为支点实现灵活转动。
升降机构400，所述升降机构400用于驱动所述连杆机构200相对于所述安装支架300转动。本实施例中所述升降机构400先带动所述第一杆体210发生位移，多个所述第二杆体220随之以所述安装支架300连接处作为支点实现转动，多个所述第二杆体转动就会带动所述探头机构100实现探测方位的变化；所述升降机构400驱动方式可设置成手动调节亦可设置成自动调节，自动调节由机器和软件控制，其调节可控性更高，更符合角度调节需求，能够扩大探测覆盖范围，增强探测能力。
综上所述，本实施例中的装置可通过人工手动调节和软件自动调节的组合调节方式，实现角度的科学化合理化调整，从而实现精确无误差多方位的灵活探测，装置的结构设计合理，可复制性强，能够运用到多种需要探测的设备上，且其运转动作幅度小不影响其他设备(如自动引导运输车)的稳定运行。
实施例2
如图2所示，本实施例与之前实施例的区别在于，本实施例提供一种升降幅度高度精确的升降机构，所述升降机构400包括：
升降件410，所述升降件410与所述第一杆体210活动连接，可活动的带动所述第一杆体210发生位移，方便升降变化时，可以呈现更加多样化的角度变化，更加灵活不受限制，所述升降件410中心处设有螺母411；
丝杆420，所述丝杆420穿过所述螺母411与所述升降件410螺接；所述螺母411用以配合所述丝杆420的回转运动，可根据实际运用环境的不同，更换不同螺纹密度和宽度的所述丝杆420以及所述升降件410；
以及驱动电机430，所述驱动电机430可选择通过联轴器与所述丝杆420一端相连接构成传动关系。
本实施例中所述驱动电机430自身进行回转运动，所述驱动电机430轴通过联轴器带动所述丝杆420共同回转，通过回转方向的改变使带有所述螺母411的所述升降件410在所述丝杆420上进行上下往复移动，由于所述升降件410与所述第一杆体210活动连接，所述升降件410在所述丝杆420上进行上下往复移动会使得所述第一杆体210所在的整个所述连杆机构200以所述安装支架300连接处作为支点实现灵活转动，电机系统中若采用脉冲宽度调制控制所述驱动电机430可以更加精确的控制电机转动圈数，从而精确的控制所述连杆机构200转动的角度，实现智能灵活探测，脉冲宽度调制(PWM)是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法，通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码，通过这样以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低整个装置的功耗，而且许多微控制器和DSP已经在芯片上包含了PWM控制器，这使数字控制的实现更简单，成本更低。
所述丝杆420的螺纹一旦破坏会影响所述连杆机构200转动角度的精确性，因此需要保证所述丝杆420与所述升降件410连接处的结构强度和定时维护，以保障装置的长期优良使用。
实施例3
如图3所示，本实施例与实施例2的区别在于，本实施例介绍一种强度较强的升降件及其连接方式，所述螺母411设有一头部4111，所述头部4111下形成有加强部4112，所述加强部4112体积大于所述头部4111体积，采用不锈钢制作而成，厚度大，使用寿命长，所述头部4111和所述加强部4112被一螺纹穿孔穿透形成螺纹部，以便与所述丝杆420配合，所述头部4111内嵌于所述升降件410并与之紧密贴合，可选地，所述加强部4112形状与所述升降件410一致且位于所述驱动电机430一侧，用以抵抗所述驱动电机430回转带来的伤害作用力，更加所述升降件410使用寿命。
所述第一杆体210中心处设有向水平方向延伸的延伸块211，所述升降件410与所述延伸块211销连接，便于所述升降件410拆装维护。
本实施例中的所述升降件410结构强度大，可长期稳定精确的提供上下往复的运动，保障装置整体功能实现，增强使用寿命，降低成本。
实施例4
如图4所示，本实施例与实施例3的区别在于，本实施例介绍一种更详细的安装支架与第二杆体处的连接结构，所述安装支架设有限位块310，所述第二杆体220通过所述限位块310可转动地与所述安装支架连接；所述限位块310由两个“L”形结构体组合而成，方便拆装；
所述限位块310也可以有其他不同形态，可选地，所述限位块310中心处设有一凹部311，所述凹部311的两侧均设有用以定位和连接所述第二杆体220的销孔312。
所述连杆机构200还包括连杆铰链230，所述第二杆体220设有连接部221，所述连接部221贯穿设置有连接孔2211，所述连杆铰链230依次穿过所述销孔312和所述连接孔2211将所述第二杆体220与所述限位块310连接，所述连杆铰链230和所述连接部221的设置增强了所述连杆机构200的稳定性和灵活性，且结构强度更好，使用寿命更长。
可选地，所述第二杆体220设有突起柱，将所述突起柱安装入所述销孔312内亦可实现转动连接，这样结构简单，成本较低。
实施例5
如图5所示，为本实施例提供的一种基于上述探测角度可控的探测装置的探测方法，所述探测角度可控的探测装置安装于探测小车上，所述方法包括以下步骤：
S10：学习道路常规障碍地形环境，确定一个最终的探测角度；
S20：调整角度为所述最终的探测角度，以此获取待检测物的照射参数；
S30：将所述待检测物的照射参数与预设障碍报警参数比较，判断是否报警。
所述步骤S10包括：
S11：获取道路常规障碍地形环境照射参数，根据预设障碍报警参数，判断是否报警；
S12：若发生报警，则利用所述升降机构调整探测角度直至参数正常报警结束；
S13：记录参数正常报警结束时的探测角度；
S14：确定一个最终探测角度。
所述步骤S12中包括：
S121：采用脉冲宽度调制技术，调整探测角度。
上述方法中，探测小车用以学习道路常规障碍地形环境的道路是人为预先清理过的道路，路上没有障碍，故需要探测小车预先认识这条道路，以便后期不会产生误报警，具体实现过程如下：探测小车以某一个预设探测角度在路上行进，探测器一路探测获取道路常规障碍地形环境照射参数，根据预设障碍报警参数，判断是否报警，若报警，则停止行进，启动驱动电机，驱动电机被采用脉冲宽度调制技术的系统控制按照一定的规律带动探测角度发生变化，直至探测反馈的数据正常报警结束，并记录下此时的探测角度A；然后以这个探测角度A继续行走，若还出现报警，按照上面的逻辑顺序再次反复调节探测角度，道路学习完毕，确定一个最终的探测角度，以此探测角度在该道路上行进不会出现误报警为准，后期探测小车实操上路，在运行过程中，若出现报警而停止运行，则一定是前方有障碍物所致，需要对障碍物进行清理，此方法大大减轻了人的劳动强度。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种探测角度可控的探测装置，其特征在于，包括：
探头机构(100)，所述探头机构(100)设有探头(110)；
连杆机构(200)，所述连杆机构(200)设有第一杆体(210)，所述第一杆体(210)上设有多个第二杆体(220)，多个所述第二杆体(220)分别与所述第一杆体(210)构成夹角，所述第二杆体(220)一端与所述探头机构(100)活动连接；
安装支架(300)，所述安装支架(300)与所述第二杆体(220)连接；
升降机构(400)，所述升降机构(400)用于驱动所述连杆机构(200)相对于所述安装支架(300)转动。
2.根据权利要求1所述的一种探测角度可控的探测装置，其特征在于，所述升降机构(400)包括：升降件(410)，所述升降件(410)与所述第一杆体(210)活动连接，所述升降件(410)中心处设有螺母(411)；丝杆(420)，所述丝杆(420)穿过所述螺母(411)与所述升降件(410)螺接；以及驱动电机(430)，所述驱动电机(430)与所述丝杆(420)一端相连接。
3.根据权利要求1所述的一种探测角度可控的探测装置，其特征在于，所述探头(110)内设有超声波探测器，所述安装支架(300)设有限位块(310)，所述第二杆体(220)通过所述限位块(310)可转动地与所述安装支架(300)连接。
4.根据权利要求3所述的一种探测角度可控的探测装置，其特征在于，所述限位块(310)设有一凹部(311)，所述凹部(311)的两侧均设有用以定位和连接所述第二杆体(220)的销孔(312)。
5.根据权利要求4所述的一种探测角度可控的探测装置，其特征在于，所述连杆机构(200)还包括连杆铰链(230)，所述第二杆体(220)设有连接部(221)，所述连接部(221)贯穿设置有连接孔(2211)，所述连杆铰链(230)依次穿过所述销孔(312)和所述连接孔(2211)将所述第二杆体(220)与所述限位块(310)连接。
6.根据权利要求2所述的一种探测角度可控的探测装置，其特征在于，所述第一杆体(210)中心处设有向水平方向延伸的延伸块(211)，所述升降件(410)与所述延伸块(211)销连接。
7.根据权利要求2所述的一种探测角度可控的探测装置，其特征在于，所述螺母(411)设有一头部(4111)，所述头部(4111)下形成有加强部(4112)，所述头部(4111)和所述加强部(4112)被一螺纹穿孔穿透，所述头部(4111)内嵌于所述升降件(410)并与之紧密贴合。
8.一种权利要求1-7中任一所述探测角度可控的探测装置的探测方法，所述探测角度可控的探测装置安装于探测小车上，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S10：学习道路常规障碍地形环境，确定一个最终的探测角度；
S20：调整角度为所述最终的探测角度，以此获取待检测物的照射参数；
S30：将所述待检测物的照射参数与预设障碍报警参数比较，判断是否报警。
9.根据权利要求8所述的一种探测角度可控的探测装置的探测方法，其特征在于，所述步骤S10包括：
S11：获取道路常规障碍地形环境照射参数，根据预设障碍报警参数，判断是否报警；
S12：若发生报警，则利用所述升降机构调整探测角度直至参数正常报警结束；
S13：记录参数正常报警结束时的探测角度；
S14：确定一个最终探测角度。
10.根据权利要求9所述的一种探测角度可控的探测装置的探测方法，其特征在于，所述步骤S12中包括：
S121：采用脉冲宽度调制技术，调整探测角度。
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