CN111673796A - 一种基于psd机器人手臂安平定位系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于PSD机器人手臂安平定位系统。所述基于PSD机器人手臂安平定位系统，包括：高精度自动安平线激光器、高精度PSD模块和电路模块。本发明提供一种基于PSD机器人手臂安平定位系统，该系统把激光线作为基准线，然后与三个PSD单元配合使用，PSD可以通过电路模块可以读出光线和PSD交叉出的光斑位置坐标，根据三个PSD上的坐标值可以判断出机器人手臂准确的偏转方向及角度，且10米精度可以达到小于0.1mm，通过设置信号通讯电路，其采用RS485通讯，速度可以达到100hz以上，大大增加了信号传输速度，使得系统安平定位速度得到进一提升，且高精度自动安平线激光器射出的光源采用调制光，有效的避免外界背景光的干扰，进而提高系统整体的精准度。

Description

一种基于PSD机器人手臂安平定位系统
技术领域
本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种基于PSD机器人手臂安平定位系统。
背景技术
机器人是一种能够半自主或全自主工作的智能机器，机器人具有感知、决策、执行等基本特征，可以辅助甚至替代人类完成危险、繁重、复杂的工作，提高工作效率与质量，服务人类生活，扩大或延伸人的活动及能力范围。
随着科学技术不断的发展，人们在机器人上的研究越来越成熟，现有技术中，机器人手臂的平整度主要是采用视觉技术或者角度传感器，而传统的视觉技术和角度传感器构成的安平定位系统仍存在一定的不足，例如，其安平定位速度较为缓慢，还容易受外界背景光干扰，导致其精度不够准确。
因此，有必要提供一种基于PSD机器人手臂安平定位系统解决上述技术问题。
发明内容
本发明提供一种基于PSD机器人手臂安平定位系统，解决了现有的机器人手臂安平定位系统安平定位速度较为缓慢，还容易受外界背景光干扰，导致其精度不够准确的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的基于PSD机器人手臂安平定位系统，包括：
高精度自动安平线激光器、高精度PSD模块和电路模块；
其中，所述电路模块包括信号放大电路和电源电路，所述信号放大电路的输出端连接有信号调节电路，所述信号调节电路的输出端连接有信号采集调理电路，所述信号采集调理电路的输出端连接有信号通讯电路。
优选的，所述高精度PSD模块包括PSD1单元、PSD2单元和PSD3单元，所述PSD1单元、PSD2单元和PSD3单元的输出端均与所述信号放大电路的输入端连接。
优选的，所述高精度自动安平激光器的输出端与所述高精度PSD的输入端连接，所述电源电路分别与所述信号放大电路、所述信号调节电路、所述信号采集调理电路以及所述信号通讯电路的输入端连接。
优选的，所述高精度自动安平线激光器包括主体和支撑底板，所述支撑底板的内部分别开设有两个移动槽和转动槽，所述支撑底板顶部的左右两侧均开设有滑槽。
优选的，所述支撑底板的内部设置有固定结构，所述固定结构包括蜗杆和转动套筒，所述转动套筒设置在所述转动槽的内部，所述蜗杆的底端与所述转动槽内表面的底部转动连接。
优选的，所述转动套筒的外表面套接有蜗轮，所述蜗轮的外表面与所述蜗杆的外表面啮合。
优选的，所述转动套筒内部的左右两侧均螺纹连接有螺纹转杆，所述螺纹转杆的一端固定连接有固定轴，所述螺纹转杆的外表面且位于所述固定轴的一端套接有压力弹簧。
优选的，所述支撑底板上设置有减震结构，所述减震结构包括连接板和两个滑杆，所述连接板固定连接于所述主体的底部，所述滑杆的两端分别与所述滑槽内表面的两侧固定连接。
优选的，所述滑杆的外表面套接有滑块，所述滑杆的外表面且位于所述滑块的一侧套接有弹性件，所述滑块的顶部转动连接有转动杆，所述转动杆的另一端与所述连接板的底部转动连接。
优选的，所述支撑底板底部的左右两侧均固定连接有定位块，所述支撑底板为一长方形板。
与相关技术相比较，本发明提供的基于PSD机器人手臂安平定位系统具有如下有益效果：
本发明提供一种基于PSD机器人手臂安平定位系统，该系统利用激光器发出的激光线准直性比较好的特点，把激光线作为基准线，然后与三个PSD单元配合使用，根据三点(不在同一直线上)成面原理，将激光线同时打到三个PSD单元上，PSD可以通过电路模块可以读出光线和PSD交叉出的光斑位置坐标，根据三个PSD上的坐标值可以判断出机器人手臂准确的偏转方向及角度，且10米精度可以达到小于0.1mm，通过设置信号通讯电路，其采用RS485通讯，速度可以达到100hz以上，大大增加了信号传输速度，使得系统整个安平定位速度得到进一提升，且高精度自动安平线激光器射出的光源采用调制光，有效的避免外界背景光的干扰，进而提高系统整体的精准度。
附图说明
图1为本发明提供的基于PSD机器人手臂安平定位系统的结构框图；
图2为本发明提供的基于PSD机器人手臂安平定位系统内部的结构框图；
图3为本发明提供的基于PSD机器人手臂安平定位系统安平状态的结构框图；
图4为本发明提供的基于PSD机器人手臂安平定位系统向右偏转状态的结构框图；
图5为本发明提供的基于PSD机器人手臂安平定位系统向左偏转状态的结构框图；
图6为本发明提供的基于PSD机器人手臂安平定位系统向后偏转状态的结构框图；
图7为本发明提供的基于PSD机器人手臂安平定位系统向前偏转状态的结构框图；
图8为本发明提供的基于PSD机器人手臂安平定位系统的第二实施例的结构示意图；
图9为图8所示的转动套筒内部的结构示意图；
图10为图8所示的A部放大示意图。
图中标号：1、主体，2、支撑底板，3、移动槽，4、转动槽，5、滑槽，6、固定结构，61、蜗杆，62、转动套筒，63、蜗轮，64、螺纹转杆，65、固定轴，66、压力弹簧，7、减震结构，71、连接板，72、滑杆，73、滑块，74、弹性件，75、转动杆，8、定位块。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请结合参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7，其中，图1为本发明提供的基于PSD机器人手臂安平定位系统的结构框图；图2为本发明提供的基于PSD机器人手臂安平定位系统内部的结构框图；图3为本发明提供的基于PSD机器人手臂安平定位系统安平状态的结构框图；图4为本发明提供的基于PSD机器人手臂安平定位系统向右偏转状态的结构框图；图5为本发明提供的基于PSD机器人手臂安平定位系统向左偏转状态的结构框图；图6为本发明提供的基于PSD机器人手臂安平定位系统向后偏转状态的结构框图；图7为本发明提供的基于PSD机器人手臂安平定位系统向前偏转状态的结构框图。基于PSD机器人手臂安平定位系统，包括：
高精度自动安平线激光器、高精度PSD模块和电路模块；
其中，所述电路模块包括信号放大电路和电源电路，所述信号放大电路的输出端连接有信号调节电路，所述信号调节电路的输出端连接有信号采集调理电路，所述信号采集调理电路的输出端连接有信号通讯电路。
高精度自动安平线激光器用于发射激光线，与高精度PSD模块配合使用，射出的激光可以直接射向PSD单元中，使得PSD接收到激光信号，再利用电路模块用于对PSD分析出的信号进一步处理，可以得到机器人手臂转动角度和偏移距离数据；
系统在运行时，由高精度自动安平线激光器发射出的激光线，其光源采用的是调制光，能够有效的避免外界背景光的干扰，激光线同时打到三个PSD单元上，PSD单元接收到激光线，分析出具体位置数据，之后PSD单元将数据信号输送至放大电路中，对数据信号进行放大处理，增加信号强度，之后再传输至信号调节电路中，对信号进行调节，使得信号能够保持稳定输出，之后在传输至信号采集调理电路中，对信号收集起来，并对信号进行调理，保证信号的输出完整，接着再传输至信号通讯电路中，将信号转化成通信信号，可以直接在显示设备上显示，通过显示的数据可以直接读出光线和PSD单元交叉出的光斑位置坐标，根据三个PSD单元上的坐标值可以判断出机器人手臂偏转方向及角度，进而达到整个机器人手臂安平定位功能；
该系统利用激光器发出的激光线准直性比较好的特点，把激光线作为基准线，然后与三个PSD单元配合使用，根据三点(不在同一直线上)成面原理，将激光线同时打到三个PSD单元上，PSD可以通过电路模块可以读出光线和PSD交叉出的光斑位置坐标，根据三个PSD上的坐标值可以判断出机器人手臂准确的偏转方向及角度，且10米精度可以达到小于0.1mm，通过设置信号通讯电路，其采用RS485通讯，速度可以达到100hz以上，大大增加了信号传输速度，使得系统整个安平定位速度得到进一提升，且高精度自动安平线激光器射出的光源采用调制光，有效的避免外界背景光的干扰，进而提高系统整体的精准度。
所述高精度PSD模块包括PSD1单元、PSD2单元和PSD3单元，所述PSD1单元、PSD2单元和PSD3单元的输出端均与所述信号放大电路的输入端连接。
PSD1单元、PSD2单元和PSD3单元均为相同的高精度光电位置传感器构成，且位置不同，在接收到光源信号之后，将其输出至放大信号中。
所述高精度自动安平激光器的输出端与所述高精度PSD的输入端连接，所述电源电路分别与所述信号放大电路、所述信号调节电路、所述信号采集调理电路以及所述信号通讯电路的输入端连接。
电源电路作为电路模块的电力输出，同时为各个电路提电力，使得系统能够正常运转。
本发明提供的基于PSD机器人手臂安平定位系统的工作原理如下：
系统在运行时，由高精度自动安平线激光器发射出的激光线，其光源采用的是调制光，能够有效的避免外界背景光的干扰，激光线同时打到三个PSD单元上，PSD单元接收到激光线，分析出具体位置数据，之后PSD单元将数据信号输送至放大电路中，对数据信号进行放大处理，增加信号强度，之后再传输至信号调节电路中，对信号进行调节，使得信号能够保持稳定输出，之后在传输至信号采集调理电路中，对信号收集起来，并对信号进行调理，保证信号的输出完整，接着再传输至信号通讯电路中，将信号转化成通信信号，可以直接在显示设备上显示，通过显示的数据可以直接读出光线和PSD单元交叉出的光斑位置坐标，根据三个PSD单元上的坐标值可以判断出机器人手臂偏转方向及角度，进而达到整个机器人手臂安平定位功能。
与相关技术相比较，本发明提供的基于PSD机器人手臂安平定位系统具有如下有益效果：
该系统利用激光器发出的激光线准直性比较好的特点，把激光线作为基准线，然后与三个PSD单元配合使用，根据三点(不在同一直线上)成面原理，将激光线同时打到三个PSD单元上，PSD可以通过电路模块可以读出光线和PSD交叉出的光斑位置坐标，根据三个PSD上的坐标值可以判断出机器人手臂准确的偏转方向及角度，且10米精度可以达到小于0.1mm，通过设置信号通讯电路，其采用RS485通讯，速度可以达到100hz以上，大大增加了信号传输速度，使得系统整个安平定位速度得到进一提升，且高精度自动安平线激光器射出的光源采用调制光，有效的避免外界背景光的干扰，进而提高系统整体的精准度。
第二实施例
基于本发明的第一实施例一种基于PSD机器人手臂安平定位系统，本发明的第二实施例提供另一种基于PSD机器人手臂安平定位系统，其中，第二实施例并不会妨碍第一实施例的技术方案的独立实施。
具体的，本发明的提供另一种基于PSD机器人手臂安平定位系统不同之处在于：
所述高精度自动安平线激光器包括主体1和支撑底板2，所述支撑底板2的内部分别开设有两个移动槽3和转动槽4，所述支撑底板2顶部的左右两侧均开设有滑槽5。
支撑底板2位于主体1的下方，用于对主体1提供支撑，转动槽4位于支撑底板2内部的中间，两个移动槽3分别位于支撑底板2内部的左右两侧。
所述支撑底板2的内部设置有固定结构6，所述固定结构6包括蜗杆61和转动套筒62，所述转动套筒62设置在所述转动槽4的内部，所述蜗杆61的底端与所述转动槽4内表面的底部转动连接。
蜗杆61的顶端贯穿支撑底板2的内部并延伸至支撑底板2顶部的中间，在蜗杆61的顶端固定连接有旋钮，通过转动旋钮可以使得蜗杆61转动，转动套筒62可以在转动槽4内部自由转动。
所述转动套筒62的外表面套接有蜗轮63，所述蜗轮63的外表面与所述蜗杆61的外表面啮合。
蜗轮63与转动套筒62的外表面固定连接，通过蜗杆61转动，可以使得蜗轮63转动，并带动转动套筒62转动。
所述转动套筒62内部的左右两侧均螺纹连接有螺纹转杆64，所述螺纹转杆64的一端固定连接有固定轴65，所述螺纹转杆64的外表面且位于所述固定轴65的一端套接有压力弹簧66。
转动套筒62内部设置有螺纹，与螺纹转杆64相适配，通过转动套筒62转动，可以带动两个螺纹转杆64转动，两个螺纹转杆64的两端分别由转动槽4内部延伸至两个移动槽3的内部，压力弹簧66位于固定轴65与移动槽3内表面的一侧之间，为固定轴65提供弹力支持，在固定轴65向移动槽3内部收缩时，可以同时挤压压力弹簧66收缩；
通过设置固定结构6，使得主体1可以稳定安装在安装位置上，在需要拆卸时，可以通过转动蜗杆61，使得蜗杆61带动蜗轮63转动，进而使得转动套筒62转动，通过转动套筒62转动，可以带动两个螺纹转杆64同时转动，进而带动固定轴65向移动槽3内部收缩，并同时挤压压力弹簧66收缩，当蜗杆61不再转动时，正好使得固定轴65一端完全与安装位置上的固定槽分离，此时支撑底板2不再受到卡接作用，便可以向上将支撑底板2以及主体1一同拆卸下来，相较于传统多个螺丝固定方式，在实际操作时十分方便，在拆卸或是安装时，均只需要转动蜗杆61即可完成，大大节约了拆卸时间，实现主体1自由安装拆卸，方便对主体1拆卸下来维修或是更换。
所述支撑底板2上设置有减震结构7，所述减震结构7包括连接板71和两个滑杆72，所述连接板71固定连接于所述主体1的底部，所述滑杆72的两端分别与所述滑槽5内表面的两侧固定连接。
减震结构7对主体1提供减震作用，使得主体1在使用时不会因较大程度的晃动发生碰撞而出现损坏。
所述滑杆72的外表面套接有滑块73，所述滑杆72的外表面且位于所述滑块73的一侧套接有弹性件74，所述滑块73的顶部转动连接有转动杆75，所述转动杆75的另一端与所述连接板71的底部转动连接。
滑块73可以在滑杆72的表面上水平滑动，弹性件74位于滑块73与滑槽5内表面相对的一侧之间，在滑块73受到作用力时，可以压缩该弹性件74收缩，通过弹性件74为滑块73提供弹力支持，两个转动杆75的顶端分别于连接板71底部的左右两侧转动连接，当主体1发生震动时，使得连接板71受到向下的作用力向下活动，并带动两个转动杆75转动，进而使得滑块73受到作用力开始在滑杆72的表面滑动，并挤压弹性件74收缩，通过滑块73、弹性件74、转动杆75配合设置，底主体1起到一定的缓冲减震作用，避免主体1发生过大的震动，对主体1起到有效的防护作用。
所述支撑底板2底部的左右两侧均固定连接有定位块8，所述支撑底板2为一长方形板。
定位块8与安装位置上的定位槽适配，通过两者卡接，对支撑底板2起到限位作用，使得支撑底板2能够与安装位置保持稳定。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于PSD机器人手臂安平定位系统，其特征在于，包括：
高精度自动安平线激光器、高精度PSD模块和电路模块；
其中，所述电路模块包括信号放大电路和电源电路，所述信号放大电路的输出端连接有信号调节电路，所述信号调节电路的输出端连接有信号采集调理电路，所述信号采集调理电路的输出端连接有信号通讯电路。
2.根据权利要求1所述的基于PSD机器人手臂安平定位系统，其特征在于，所述高精度PSD模块包括PSD1单元、PSD2单元和PSD3单元，所述PSD1单元、PSD2单元和PSD3单元的输出端均与所述信号放大电路的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的基于PSD机器人手臂安平定位系统，其特征在于，所述高精度自动安平激光器的输出端与所述高精度PSD的输入端连接，所述电源电路分别与所述信号放大电路、所述信号调节电路、所述信号采集调理电路以及所述信号通讯电路的输入端连接。
4.根据权利要求1所述的基于PSD机器人手臂安平定位系统，其特征在于，所述高精度自动安平线激光器包括主体和支撑底板，所述支撑底板的内部分别开设有两个移动槽和转动槽，所述支撑底板顶部的左右两侧均开设有滑槽。
5.根据权利要求4所述的基于PSD机器人手臂安平定位系统，其特征在于，所述支撑底板的内部设置有固定结构，所述固定结构包括蜗杆和转动套筒，所述转动套筒设置在所述转动槽的内部，所述蜗杆的底端与所述转动槽内表面的底部转动连接。
6.根据权利要求5所述的基于PSD机器人手臂安平定位系统，其特征在于，所述转动套筒的外表面套接有蜗轮，所述蜗轮的外表面与所述蜗杆的外表面啮合。
7.根据权利要求5所述的基于PSD机器人手臂安平定位系统，其特征在于，所述转动套筒内部的左右两侧均螺纹连接有螺纹转杆，所述螺纹转杆的一端固定连接有固定轴，所述螺纹转杆的外表面且位于所述固定轴的一端套接有压力弹簧。
8.根据权利要求4所述的基于PSD机器人手臂安平定位系统，其特征在于，所述支撑底板上设置有减震结构，所述减震结构包括连接板和两个滑杆，所述连接板固定连接于所述主体的底部，所述滑杆的两端分别与所述滑槽内表面的两侧固定连接。
9.根据权利要求8所述的基于PSD机器人手臂安平定位系统，其特征在于，所述滑杆的外表面套接有滑块，所述滑杆的外表面且位于所述滑块的一侧套接有弹性件，所述滑块的顶部转动连接有转动杆，所述转动杆的另一端与所述连接板的底部转动连接。
10.根据权利要求4所述的基于PSD机器人手臂安平定位系统，其特征在于，所述支撑底板底部的左右两侧均固定连接有定位块，所述支撑底板为一长方形板。
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