CN204405535U - 一种基于伺服电机和电子陀螺仪的光路自动准直系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于伺服电机和电子陀螺仪的光路自动准直系统，包括测量主机和反射器，所述测量主机机箱安装有激光发射器、电磁波发射器、光电感应器以及机箱内置电子陀螺仪，机箱外部支架还安装有直线伺服电机，所述直线伺服电机包括水平直线伺服电机和垂直直线伺服电机，所述反射器上安装有用于收集激光束的靶子，所述测量主机与所述反射器分设于道路两侧同一垂直面上，所述激光发射器位置与所述靶子位置相对应，所述直线伺服电机驱动所述测量主机机箱完成水平和/或垂直方向调整。与现有技术相比，本实用新型实现了光路对齐的自动校准，可对机动车尾气遥感监测系统的自动校准，即实现了自动化，又提高了精确度。

Description

一种基于伺服电机和电子陀螺仪的光路自动准直系统

技术领域

本实用新型属于激光测量领域，具体涉及一种基于伺服电机和电子陀螺仪的光路自动准直系统。

背景技术

在一些光学分析和监测设备中，根据光学性质，往往需要将发射和接收的部件对应起来才能进行工作，只有对应角度准确，才能保证分析和测量的准确性。比如安装在道路两旁的测量仪器，车行道跨度都比较大，一般有10米以上，单凭人为肉眼调节，很难准确判断两个部件是否对准。还有，在初期校准之后，由于周围环境的变化，风向的影响还汽车经过的振动，本来固定好的部件也会发生微小的位移变化，导致误差较大或者无法工作，所以需要一套自动校准系统来调节。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于伺服电机和电子陀螺仪的光路准直系统，解决现有光路测量设备在测量时，发射和接收部件发生偏移，无法自动校准的问题。

为了实现上述的目的，采用如下的技术方案：

一种基于伺服电机和电子陀螺仪的光路自动准直系统，包括测量主机和反射器，所述测量主机机箱安装有激光发射器、电磁波发射器、光电感应器以及机箱内置电子陀螺仪，机箱外部还安装有直线伺服电机，所述直线伺服电机包括水平直线伺服电机和垂直直线伺服电机，所述反射器上安装有用于收集激光束的靶子，所述测量主机与所述反射器分设于道路两侧同一垂直面上，所述激光发射器位置与所述靶子位置相对应，所述直线伺服电机驱动所述测量主机机箱完成水平和/或垂直方向调整。

进一步地，所述电磁波发射器包括红外线发送器及紫外线发射器。

本实用新型的工作原理是：测量主机与反射器放在同一水平的垂直面上，激光发射机发出激光到反射器的靶子上，初步对准，之后开启自动准直系统微调测量主机的位置，系统控制电磁波发射器发射红外光波或紫外光波到反射器上，光电感应器收集反射回来的光波强弱信息，电子陀螺仪记录测量主机的位置信息，伺服电机分别左右或上下偏移调整测量主机的位置，每一个位置的光感信息和电子陀螺仪记录的位置信息对应，上下移动和左右移动分别绘制成曲线信息，通过运算找出最佳位置，自动将测量主机调到最佳位置对准光路。

本实用新型用于光路的自动校准，具体应用在机动车尾气遥感检测系统中，用于自动校准测量主机和直角位移反射器。机动车尾气遥感监测系统的工作原理是：由测量主机发射红外或紫外线光波到直角位移反射器上后反射回来，利用不同气体对特定红外、紫外波长的吸收特性，使用红外传感器或紫外光谱分析仪对汽车燃气未充分燃烧所产生的一氧化碳CO、碳氢化合物HC、二氧化碳C0₂、氮氧化合物NO等成份进行采集，通过传感器气体数据转换为相应电信号输出给主控制器进行分析运算，主控制器将相应数据送给服务器与各车型排放标准进行比对，确认是否超标。所以，测量主机与直角位移反射器的对准与否，关系到整套机动车尾气监控系统能够更加有效和准确的工作。

本实用新型的使用方法如下：

S1 利用靶子对准激光，让检测主机与反射器初步对准；

S2 粗调之后自动启动准直系统进行微调，使其更加准确的对准道路对面的直角反射器；

（1）    启动自动准直系统后，电磁波发射器发射红外线光波或紫外线光波，并通过安放在马路对面的直角反射器反射回来，光电感应器判断接收到的反射回来的红外线光波或紫外线光波的强弱；

（2）    与此同时，测量主机内置的电子陀螺仪得到当前测量主机所在的位置状态。系统自动将光感信息和位置信息对应记录下来；

（3）    系统会通过直线伺服电机的动作，在系统设置范围内，让测量主机进行左右，上下偏移调整其高度和角度。直线伺服电机每进行一次动作后，系统会记录接收到的红外线光波或紫外线光波的强度和当前的位置；

（4）    完成后，系统将上下移动和左右移动分别绘制成曲线信息，找出左右移动和上下移动时候的光强度最高的点，即为上下和左右的最佳位置；

S3系统自动控制安装在主机机箱上的直线伺服电机，把测量主机移动到最佳的测量位置，自动对准光路。

本实用新型在工作过程中，如果出现较大的偏移，超出了系统所设定的范围，出现测量主机与直角位移反射器对不上或者找不到最佳光路的情况，系统还设置了警报提示单元，三次出现该情况，则会启动警报提示单元，提示出现错误，需要人为干预校准。

与现有技术相比，本实用新型实现了光路对齐的自动校准，可对机动车尾气遥感监测系统的自动校准，即实现了自动化，又提高了精确度。

附图说明

图1是测量主机与直角位移反射器的安装位置图；

图2是测量主机的后视图；

图3是测量主机的主视图；

图4是伺服电机左右移动时候，红外线光波和紫外线光波的光强信息曲线图；

图5是伺服电机上下移动时候，红外线光波和紫外线光波的光强信息曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

如图1所示，测量主机1与直角位移反射器2分别安装在道路两边，先将直角位移反射器2安放在道路一边，调整好合适的高度后，水平放置，使其正面对准道路行车道。打开测量主机1上的激光发射器，通过观察直角反射器2的激光靶子来大致调整测量主机的位置，将测量主机1对准道路对面的直角位移反射器2。粗调之后自动启动准直系统进行微调，使其更加准确的对准道路对面的直角反射器2。光路A为对准的激光，光路B为自动准直系统校准的红外线光波或紫外线光波；

如图2和图3所示，测量主机1机箱上安装有直线伺服电机3，包括水平直线伺服电机31和垂直直线伺服电机32，分别进行上下或左右偏移的动作，用来自动调整测量主机机箱的高度和角度。测量主机还包括激光发射器4，光电感应器5，电磁波发射器6，以及在图上看不到，但是内置在测量主机机箱里面的电子陀螺仪。

本实用新型的过程演示说明：

（1）    打开测量主机1上的激光发射器4，通过观察直角反射器2上的激光靶子来大致调整测量主机1的位置，将测量主机1对准道路对面的直角位移反射器2；

（2）    自动启动准直系统，测量主机1上的电磁波发射器6发射出红外线光波或紫外线光波，光波到达直角反射器2反射回来，光电感应器5判断接收到的反射回来的红外线光波或紫外线光波的强弱；

（3）    与此同时，测量主机1内置的电子陀螺仪得到当前测量主机所在的位置状态。系统自动将光感信息和位置信息对应记录下来；

（4）    系统会通过直线伺服电机3的动作，在系统设置范围内，让测量主机1进行左右、上下偏移调整其高度和角度。直线伺服电机3每进行一次动作后，系统会记录接收到的红外线光波或紫外线光波的强度和当前的位置；

（5）    完成后，系统将上下移动和左右移动分别绘制成曲线信息，找出左右移动和上下移动时候的光强度最高的点，即为上下和左右的最佳位置，让直线伺服电机3把测量主机1移动到该点，自动对准光路。

直线伺服电机3左右，上下移动时候，红外线光波和紫外线光波的光强信息曲线信息如图4和图5所示。通过直线伺服电机3的运动，让光电感应器5记录一个区域内所有点的红外及紫外数值。每个点对应的坐标为（x，y）。图4中，X为左右移动时候的坐标，图5中，Y为上下移动时候的坐标。

在同一个区域内，红外光强度最佳的点，紫外光强度未必佳，同样，紫外光强度最佳的点，红外光强度也可能不是最佳。这时候，就需要同过计算每个点两种光强度的有效值，找出一个最佳的点来。

如图4所示，曲线7为紫外线光感曲线，曲线8为红外线光感曲线，在X轴的某一点，两种曲线的光强取平均值，平均值最大的点则为X轴的最佳点。如图5所示，曲线7为紫外线光感曲线，曲线8为红外线光感曲线，在Y轴的某一点，两种曲线的光强取平均值，平均值最大的点则为Y轴的最佳点。X轴和Y轴两个最佳点，表示上下和左右的最佳位置，则为测量主机的最佳位置，系统自动将测量主机机箱移到最佳位置。

Claims (3)

1.一种基于伺服电机和电子陀螺仪的光路自动准直系统，包括测量主机和反射器，其特征在于，所述测量主机机箱安装有激光发射器、电磁波发射器、光电感应器以及机箱内置电子陀螺仪，机箱外部支架还安装有直线伺服电机，所述直线伺服电机包括水平直线伺服电机和垂直直线伺服电机，所述反射器上安装有用于收集激光束的靶子，所述测量主机与所述反射器分设于道路两侧同一垂直面上，所述激光发射器位置与所述靶子位置相对应，所述直线伺服电机驱动所述测量主机机箱完成水平和/或垂直方向调整。

2.根据权利要求1所述的光路自动准直系统，其特征在于，测量主机还包括警报提示单元。

3.根据权利要求1所述的光路自动准直系统，其特征在于，所述电磁波发射器包括红外线发送器及紫外线发射器。