CN110308452A - 一种识别导航仪定位误差的装置 - Google Patents

Abstract

一种识别导航仪定位误差的装置，其特征在于：所述的识别导航仪定位误差的装置包括光线发射器装置、光线接收器、信号转换器、处理器，光线发射器装置能发射出光线，所述的目标A为光线，光线接收器有若干个光电反应元件并组合成一个整体，光电反应元件与光线交汇时能发生光电反应，若干个光电反应元件中包括坐标元件、位差元件，所述的目标B为坐标元件，所述的导航仪定位误差为所述的导航仪数据内发生光电反应的光电反应元件与坐标元件的间距，信号转换器包括若干个检测电路，光电反应元件与检测电路数量一致并一一对应连接。它有效增强了导航仪定位的精确度，提升导航仪定位的精准度，其原理简单、可操控性强，本发明装置原材料为成熟产品且廉价，运算简单，不会牺牲导航仪原有优点。

Description

一种识别导航仪定位误差的装置

技术领域

本发明涉及机器人、智能小车、机械手臂导航定位领域，能识别导航仪定位的误差，提高导航仪定位的精准度。

背景技术

随着科技的进步，工业移动机器人应用越加广泛，在该领域导航定位技术是一项决定行业发展的关键技术。目前，导航定位的技术方式有：磁性导航、激光导航、轮廓导航、视觉导航。其中磁性导航的优点为：简单可靠、易控制、定位精度高、制造成本低，缺点为：维护成本高、只能按预定路线运动，不适合复杂的场合。轮廓导航的优点为可智能化作业，能实现主动避让，适合多台机器协同作业，其缺点为：不适合复杂场所使用，导航定位精度欠缺。视觉导航的优点是：能实现智能化导航，适合复杂多样的场所、成本低，缺点为：需要庞大的数据运算，对处理器能力要求苛刻，目前还没有满足要求的机载处理器。导航定位精确度最高的是激光导航，实现原理为：在行驶路径的周围安装位置精确的反射板，被导航物体通过发射激光束，同时采集由至少四块反射板反射的激光束，来确定其当前的位置和方向。此导航方式虽然定位精准，但存在很多缺陷：1、由于控制复杂及激光技术昂贵投资成本较高；2、反射片与激光传感器之间不能有障碍物；3不适合空中有障碍影响的场合；4、由于反光板的安装和固定对精度要求极其苛刻，不适合经常变换的工作场合。综上所述，目前市场缺乏集合各方面优点的导航仪，既能适应复杂多变的场所，又能实现智能避让，同时生产成本可控、导航定位精确度高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种识别导航仪定位误差的装置，可与现有的导航仪对接与匹配，在保留了导航仪优点的同时，能够识别导航仪的定位误差，提高导航仪的定位精准度。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种识别导航仪定位误差的装置，所述的导航仪具备数据接收、数据传送、计算的功能，导航仪计算出的目标A与目标B交汇时的预算时间点或预算时间段为导航仪数据，导航仪数据内目标A与目标B的垂直距离和方向为导航仪定位误差，其特征在于：所述的识别导航仪定位误差的装置包括光线发射器装置、光线接收器、信号转换器、处理器，光线发射器装置能发射出光线，所述的目标A为光线，光线接收器有若干个光电反应元件并组合成一个整体，光电反应元件与光线交汇时能发生光电反应，若干个光电反应元件中包括坐标元件、位差元件，所述的目标B 为坐标元件，所述的导航仪定位误差为所述的导航仪数据内发生光电反应的光电反应元件与坐标元件的间距，信号转换器包括若干个检测电路，光电反应元件与检测电路数量一致并一一对应连接，若干个检测电路与处理器相连，检测电路具备产生与传送电信号的功能，处理器用于接收数据、传送数据、计算所述的导航仪定位误差。

进一步地，一种识别导航仪定位误差的装置，其特征在于：所述光线发射器装置包括发射器、固定架，发射器固定连接在固定架上，固定架连接固定在被导航物体上或固定连接在被导航物体工作区域空间点上，光线与光电反应元件交汇处的光线直径大于相邻两个光电反应元件的最大间距。

进一步地，一种识别导航仪定位误差的装置，其特征在于：所述固定架为多维度旋转支架或普通支架，多维度旋转支架具备接收与执行导航仪所传送数据的功能。

进一步地，一种识别导航仪定位误差的装置，其特征在于：所述发射器包括外壳、发射管、连接线、电池、变压器。

进一步地，一种识别导航仪定位误差的装置，其特征在于：所述发射管为发光二极管或激光二极管或红外发射二极管。

进一步地，一种识别导航仪定位误差的装置，其特征在于：所述的光线感应器的横截面为正方形或圆形，坐标元件中心与光线感应器横截面边框的最小垂直距离大于导航仪定位误差，光电反应元件为光电二极管或光电三级管或光电池。

进一步地，一种识别导航仪定位误差的装置，其特征在于：所述坐标元件为一个，坐标元件分布于光线接收器的中心位置。

进一步地，一种识别导航仪定位误差的装置，其特征在于：所述的检测电路（31）为电流检测电路或电压检测电路或功率检测电路或电阻检测电路。

进一步地，一种识别导航仪定位误差的装置，其特征为：所述处理器包括计算器、储存器、控制器，处理器与导航仪直接或间接连接，其连接方式为有线连接或无线连接，储存器用于储存数据，计算器用于计算导航仪定位偏差，控制器用于接收数据、传递数据。

进一步地，一种识别导航仪定位误差的装置的使用方法，其步骤特征为：

第一步，将信号发射器装置与信号接收器进行连接和固定；

第二步，测量光线位置数据，测量光电反应元件位置数据；

第三步，导航仪与处理器加载测量数据；

第四步，导航仪计算出导航仪数据并将导航仪数据传送给处理器；

第五步，导航仪数据内与光线交汇的光电反应元件发生光电反应；

第六步，与发生光电反应的光电反应元件相连的检测电路产生电信号并传送给处理器；

第七步，处理器根据光电反应元件位置数据、检测电路所传送信号、导航仪数据，计算出导航仪定位误差；

第八步，处理器将导航仪定位误差数据传送给导航仪；

本发明实现的原理为：使用光电反应原理与光线直线传播原理。光线发射器装置与光线接收器可产生光电反应，检测电路能将光信号转变为电信号。将光线接收器中心的光电反应元件作为坐标元件，导航仪根据被导航物体的原始位置、速度与坐标元件、光线的位置计算出光线与坐标元件交汇时的预算时间或预算时间段，当在预算时间内光线与坐标元件并未交汇时，说明导航仪的定位位置有误差，其误差为实际接收光线的光电反应元件与坐标元件的中心距，每个光电反应元件与坐标元件的间距一致，每个光电反应元件连接唯一的检测电路，每个检测电路传送给处理器的信号不同，因此处理器可以通过识别检测电路信号来计算导航仪定位误差，该误差包含距离误差和方向误差，并反馈给导航仪，导航仪根据反馈数据来修正自身定位数据，从而实现识别导航仪定位误差，提高导航仪的定位精确度的目的。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果为：1、识别导航仪定位误差并提高导航仪定位的精准度。

2、导航仪的配套装置，能保留导航仪原有功能。

3、原理简单、可操控性强。

4、装置原材料为成熟产品且廉价。

5、运算简单，对处理器要求低，不会增加导航仪的运算负担。

6、由于使用单光线校正方式，相比激光扫描方式，对工作场所空间遮挡要求低。

7、可通过调整发射器、光线接收器的安放与排布调整导航仪定位精度，例如：当发射器安装在被导航物体上时，可实现连续追踪式识别导航仪定位误差，能大幅提升导航仪的定位精确度。当光线接收器安装在被导航物体上时，可分段式识别导航仪定位误差，并可以通过调整发射器的间距来增强或降低导航仪定位精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明中光线发射器装置、光线接收器、信号转换器、处理器的连接示意图；

图2是本发明中工作原理图；

图3是本发明中AGV智能小车使用分段式识别导航仪定位误差示意图；

图4是本发明中AGV智能小车使用连续追踪式识别导航仪定位误差工作示意图；附图标记说明：光线发射器装置1，光线接收器2，信号转换器3，处理器4，导航仪5，光线6，AGV智能小车7，多维度旋转支架8，被导航物体（9），发射器11，固定架12，发射管13，光电反应元件21，坐标元件22，位差元件23，运算器41，存储器42，控制器43，导航仪数据51，导航仪定位误差52。

参看图1-图4所示，本具体实施方式采用的技术方案是：一种识别导航仪定位误差的装置，所述的导航仪5具备数据接收、数据传送、计算的功能，导航仪5计算出的目标A与目标B交汇时的预算时间点或预算时间段为导航仪数据51，导航仪数据51内目标A与目标B的垂直距离和方向为导航仪定位误差52，其特征在于：所述的识别导航仪定位误差的装置包括光线发射器装置1、光线接收器2、信号转换器3、处理器4，光线发射器装置1能发射出光线6，所述的目标A为光线6，光线接收器2有若干个光电反应元件21并组合成一个整体，光电反应元件21与光线6交汇时能发生光电反应，若干个光电反应元件21中包括坐标元件22、位差元件23，所述的目标B 为坐标元件22，所述的导航仪定位误差52为所述的导航仪数据51内发生光电反应的光电反应元件21与坐标元件22的间距，信号转换器3包括若干个检测电路31，光电反应元件21与检测电路31数量一致并一一对应连接，若干个检测电路31与处理器4相连，检测电路31具备产生与传送电信号的功能，处理器4用于接收数据、传送数据、计算所述的导航仪定位误差52。

优选地，一种识别导航仪定位误差的装置，其特征在于：所述光线发射器装置1包括发射器11、固定架12，发射器11固定连接在固定架12上，固定架12连接固定在被导航物体9上或固定连接在被导航物体9工作区域空间点上，光线6与光电反应元件21交汇处的光线6直径大于相邻两个光电反应元件21的最大间距。

具体操作中，本发明装置有两种使用方式，第一种是分段识别方式，如图3所示，具体为将光线发射装置1安装固定在AGV智能小车7运行轨迹上方工作空间点上，将光线接收器2安装固定在AGV智能7小车上，当AGV智能小车7移动至光线6下方时，进行导航仪定位误差的识别，由于使用该方式投入配套设施较少、运算较简单，具有成本低廉的优势。第二种是连续追踪识别方式，如图4所示，具体为将光线发射装置1安装固定在AGV智能小车7上，将光线接收器2安装固定在AGV智能小车7运行轨迹上方工作空间点上，多维度旋转支架8可连续追踪上方的坐标元件22，该方式的导航仪定位误差识别能力优于分段识别方式，但投入成本也相对较高。交汇处的光线6直径必须大于光电反应元件21之间的间距，否则可能造成光电反应元件21无法发生光电反应，影响本申请装置的使用效果。

优选地，一种识别导航仪定位误差的装置，其特征在于：所述固定架12为多维度旋转支架8或普通支架，多维度旋转支架8具备接收与执行导航仪5所传送数据的功能。

具体操作中，多维度旋转支架8可以随时调整光线6的角度，从而达到连续追踪坐标元件22的目的。

优选地，一种识别导航仪定位误差的装置，其特征在于：所述发射器11包括外壳、发射管13、连接线、电池、变压器。

优选地，一种识别导航仪定位误差的装置，其特征在于：所述发射管13为发光二极管或激光二极管或红外发射二极管。

优选地，一种识别导航仪定位误差的装置，其特征在于：所述的光线感应器2的横截面为正方形或圆形，坐标元件22中心与光线感应器2横截面边框的最小垂直距离大于导航仪定位误差52，光电反应元件21为光电二极管或光电三级管或光电池。

具体操作中，将坐标元件22设置在光线接收器2中心位置可以提高光线接收器2的使用效率，导航仪的定位误差有所不同，光线接收器2的大小取决于导航仪的误差程度，光线接收器2的规格可设置成多种，用户根据其导航仪的误差程度选择适用产品。

优选地，一种识别导航仪定位误差的装置，其特征在于：所述的检测电路31为电流检测电路或电压检测电路或功率检测电路或电阻检测电路。

优选地，一种识别导航仪定位误差的装置，其特征为：所述处理器4包括计算器41、储存器42、控制器43，处理器4与导航仪5直接或间接连接，其连接方式为有线连接或无线连接，储存器42用于储存数据，计算器41用于计算导航仪定位偏差52，控制器43用于接收数据、传递数据。

具体操作中，处理器4与导航仪5的连接可直接连接，也可通过中间服务器间接连接。当使用连续追踪调整方式时，处理器4与导航仪5的连接方式为无线连接，当使用分段调整方式时，处理器4与导航仪5的连接方式可为有线连接与无线连接。使用无线连接时，处理器4需要配备无线信号发射器。

优选地，一种识别导航仪定位误差的装置的使用方法，其步骤特征为：

第一步，将信号发射器装置1与信号接收器2进行连接和固定；

第二步，测量光线6位置数据，测量光电反应元件21位置数据；

第三步，导航仪5与处理器4加载测量数据；

第四步，导航仪5计算出导航仪数据51并将导航仪数据51传送给处理器4；

第五步，导航仪数据51内与光线6交汇的光电反应元件21发生光电反应；

第六步，与发生光电反应的光电反应元件21相连的检测电路31产生电信号并传送给处理器4；

第七步，处理器4根据光电反应元件21位置数据、检测电路31所传送信号、导航仪数据51，计算出导航仪定位误差52；

第八步，处理器4将导航仪定位误差52数据传送给导航仪5；

实施例1，如图1、2、3所示，激光发射器装置1安装在工作区域上方，光线接收器2安装在AGV智能车7上，将光电反应元件21的位置数据载入处理器4中，将检测电路31信息载入处理器中，将坐标元件22的位置信息载入至导航仪5中，将所有光线6位置数据载入导航仪5中，在AGV智能小车7将要到达光线6下方时，由于导航仪5已加载了光线6与坐标元件22的位置数据，导航仪5可根据被导航物体9的初始位置、运行速度计算出坐标元件22与光线6重合时的预算时间，导航仪5将计算出的预算时间传送给处理器4，之后AGV智能小车7运行至光线6处，在预算时间内，与光线6交汇的N号光电反应元件发生了光电反应，与N号光电反应元件21对应的检测电路31将光信号转换成电信号传送给处理器4，当N号光电反应元件21与坐标元件22不一致时，说明导航仪5的定位位置有误差，其误差值为N号光电反应元件21与坐标元件22的中心距，由于每一个检测电路31连接唯一的光电反应元件21，在预算时间内，只有与N号光电反应元件21对应的检测电路31会给处理器4传送信号，因此处理器4可以根据检测电路31的编号来计算导航仪的定位误差，处理器4将计算结果反馈给导航仪5，导航仪5根据反馈数据修正预算数据，并在后续工作中执行修正后的定位数据，通过导航仪5与处理器4连续的信息传递，来不断修正导航仪5的定位误差，从而提高导航仪5的定位精确度。在实际操作中，用户可以根据所需要的定位精确度，通过增减光线发射器装置1投放数量达成。如用户需要在某一局部位置加强导航仪5的精确度，可以通过在该局部位置增设光线发射器装置1来达成。

实施例2，如图1、2、4所示，激光发射器装置1固定在多维度旋转支架8上，多维度旋转支架安装8在AGV智能小车7上，光线接收器2安装在工作区域上方，将多维度旋转支架8起始位置载入导航仪5中，将检测电路31的信息载入至处理器4中，将所有的坐标元件22位置数据载入导航仪5，将所有光电反应元件21位置数据载入处理器4中，将多维度旋转支架8参数载入导航仪4中，由于导航仪5已加载了所有坐标元件22的位置数据、多维度旋转支架8参数数据、激光发射器装置1起始位置数据，导航仪5可根据已行驶数据计算出坐标元件22与光线6重合时的预算时间，并进一步计算多维度旋转支架8需要执行的动作数据，导航仪5将计算出的预算时间传送给处理器4，之后多维度旋转支架8按动作数据开始工作，在预算时间内，光线6与N号光电反应元件21发生光电反应，与N号光电反应元件对应的检测电路31产生电信号并传送给处理器4，当N号光电反应元件21与坐标元件22不一致时，说明导航仪5的定位位置有误差，其误差值为坐标元件22与N号光电反应元件21的位置差，由于每一个检测电路31对应唯一的光电反应元件21，在导航仪5计算出的预算时间内，只有与N号光电反应元件21对应的检测电路31会给处理器4传送信号，因此处理器4可以根据检测电路31的编号来计算导航仪5的定位误差，处理器4将计算结果反馈给导航仪5，导航仪5根据反馈数据修正定位数据，并在后续工作中执行修正后的定位数据，通过导航仪5与处理器4的持续不断地信息传递，来修正导航仪5的定位误差，从而提高导航仪5的定位精确度。在实际操作中，可多设置光线接收器2，通过切换追踪多个坐标元件22来达到长距离识别导航仪5定位误差。由于该方式可持续不断地识别导航仪5的定位误差，比实施例1中所述方式效果更好，但由于需要增加辅助设置（例如多维度旋转支架8）以及会增加导航仪5与处理器4的运算量，因此投入成本也比实施例1方式要高。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种识别导航仪定位误差的装置，所述的导航仪（5）具备数据接收、数据传送、计算的功能，导航仪（5）计算出的目标A与目标B交汇时的预算时间点或预算时间段为导航仪数据（51），导航仪数据（51）内目标A与目标B的垂直距离和方向为导航仪定位误差（52），其特征在于：所述的识别导航仪定位误差的装置包括光线发射器装置（1）、光线接收器（2）、信号转换器（3）、处理器（4），光线发射器装置（1）能发射出光线（6），所述的目标A为光线（6），光线接收器（2）有若干个光电反应元件（21）并组合成一个整体，光电反应元件（21）与光线（6）交汇时能发生光电反应，若干个光电反应元件（21）中包括坐标元件（22）、位差元件（23），所述的目标B 为坐标元件（22），所述的导航仪定位误差（52）为所述的导航仪数据（51）内发生光电反应的光电反应元件（21）与坐标元件（22）的间距，信号转换器（3）包括若干个检测电路（31），光电反应元件（21）与检测电路（31）数量一致并一一对应连接，若干个检测电路（31）与处理器（4）相连，检测电路（31）具备产生与传送电信号的功能，处理器（4）用于接收数据、传送数据、计算所述的导航仪定位误差（52）。

2.根据权利要求1所述的一种识别导航仪定位误差的装置，其特征在于：所述光线发射器装置（1）包括发射器（11）、固定架（12），发射器（11）固定连接在固定架（12）上，固定架（12）连接固定在被导航物体（9）上或固定连接在被导航物体（9）工作区域空间点上，光线（6）与光电反应元件（21）交汇处的光线（6）直径大于相邻两个光电反应元件（21）的最大间距。

3.根据权利要求2所述的一种识别导航仪定位误差的装置，其特征在于：所述固定架（12）为多维度旋转支架（8）或普通支架，多维度旋转支架（8）具备接收与执行导航仪（5）所传送数据的功能。

4.根据权利要求2所述的一种识别导航仪定位误差的装置，其特征在于：所述发射器（11）包括外壳、发射管（13）、连接线、电池、变压器。

5.根据权利要求4所述的一种识别导航仪定位误差的装置，其特征在于：所述发射管（13）为发光二极管或激光二极管或红外发射二极管。

6.根据权利要求1所述的一种识别导航仪定位误差的装置，其特征在于：所述的光线感应器(2)的横截面为正方形或圆形，坐标元件（22）中心与光线感应器（2）横截面边框的最小垂直距离大于导航仪定位误差（52），光电反应元件（21）为光电二极管或光电三级管或光电池。

7.根据权利要求1所述的一种识别导航仪定位误差的装置，其特征在于：所述坐标元件（22）为一个，坐标元件（22）分布于光线接收器（2）的中心位置。

8.根据权利要求1所述的一种识别导航仪定位误差的装置，其特征在于：所述的检测电路（31）为电流检测电路或电压检测电路或功率检测电路或电阻检测电路。

9.根据权利要求1所述的一种识别导航仪定位误差的装置，其特征为：所述处理器（4）包括计算器（41）、储存器（42）、控制器（43），处理器（4）与导航仪（5）直接或间接连接，其连接方式为有线连接或无线连接，储存器（42）用于储存数据，计算器（41）用于计算导航仪定位偏差（52），控制器（43）用于接收数据、传递数据。

10.根据权利要求1所述一种识别导航仪定位误差的装置的使用方法，其步骤特征为：

第一步，将信号发射器装置（1）与信号接收器（2）进行连接和固定；

第二步，测量光线（6）位置数据，测量光电反应元件（21）位置数据；

第三步，导航仪（5）与处理器（4）加载测量数据；

第四步，导航仪（5）计算出导航仪数据（51）并将导航仪数据（51）传送给处理器（4）；

第五步，导航仪数据（51）内与光线（6）交汇的光电反应元件（21）发生光电反应；

第六步，与发生光电反应的光电反应元件（21）相连的检测电路（31）产生电信号并传送给处理器（4）；

第七步，处理器（4）根据光电反应元件（21）位置数据、检测电路（31）所传送信号、导航仪数据（51），计算出导航仪定位误差（52）；

第八步，处理器（4）将导航仪定位误差（52）数据传送给导航仪（5）。