CN213813948U - 物体位置识别装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种物体位置识别装置，该物体位置识别装置包括安装座、电机、装载机构和激光测距传感器，电机连接于安装座上，电机的转轴连接有编码器，编码器与电机的驱动器通信连接；装载机构滑动连接于安装座上，电机能通过传动组件驱动装载机构在第一方向上做直线往复运动；激光测距传感器设置于装载机构上并与电机的驱动器通信连接，激光测距传感器的激光束方向与装载机构的直线往复运动方向相垂直，激光测距传感器能在检测到待测物体后触发电机的驱动器记录当前编码器值。通过电机驱动器记录的编码器值激光测距传感器的测量值可分别得到待测物体相对于物体位置识别装置的Y坐标和X坐标，从而实现识别物体位置，识别精度高，可靠性高。

Description

物体位置识别装置

技术领域

本实用新型涉及建筑机械技术领域，尤其涉及一种物体位置识别装置。

背景技术

目前市场上有不少物体位置识别设备和方法，例如3D深度相机，通过距离信息获取物体之间更加丰富的位置关系，即区分前景与后景，深度信息依旧可以完成对目标图像的分割、标记、识别、跟踪等传统应用。其缺点是对于环境背景复杂的图像进行处理时误差过大或者采集不到数据，户外光照度过大对于相机成像有较大的影响。

又如激光雷达，激光雷达发射探测信号(激光束),然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关信息。其缺点是近距离扫描盲区较大，对于小直径的物体难以区分，对于重叠的竖直物体难以区分。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种物体位置识别装置，该物体位置识别装置可实时检测并能适应户外强光照，识别精度高、可靠性高。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种物体位置识别装置，其包括安装座、电机、装载机构和激光测距传感器，电机连接于所述安装座上，所述电机的转轴连接有编码器，所述编码器与所述电机的驱动器通信连接；所述装载机构滑动连接于所述安装座上，所述电机能通过传动组件驱动所述装载机构在第一方向上做直线往复运动；所述激光测距传感器设置于所述装载机构上并与所述电机的驱动器通信连接，所述激光测距传感器的激光束方向与所述装载机构的直线往复运动方向相垂直。

本实用新型的物体位置识别装置，在其电机的转轴连接有编码器，电机的驱动器分别与编码器和激光测距传感器通信连接，激光测距传感器在随装载机构沿第一方向做直线运动时进行实时检测，并能在检测到待测物体后触发电机的驱动器记录当前编码器值，由此可通过电机的驱动器记录的编码器值与激光测距传感器的测量值分别得到待测物体相对于物体位置识别装置的Y坐标和X坐标，从而实现识别物体位置；通过调节激光测距传感器的光斑大小，激光测距传感器感应到通过物体的距离突变值即可识别物体，可识别4mm以上的物体，识别精度高；激光测距传感器不会受户外光照的影响，因此该物体位置识别装置能很好地适应户外强光照，可靠性高。

在一些实施例中，所述激光测距传感器的数量为两个，两个所述激光测距传感器在所述装载机构上沿所述第一方向间隔排布。通过对比两个激光测距传感器的测量值可以校正物体位置识别装置与待测物体之间的垂直度。

在一些实施例中，所述电机为伺服电机，伺服电机运行平稳、调速性好且多级结构的力矩波动小，采用伺服电机作为电机可以实现精准闭环控制，提高作业精度。

在一些实施例中，所述传动组件包括齿轮和与所述齿轮啮合的齿条，所述齿条设置于所述安装座上并沿所述第一方向延伸，所述电机和所述齿轮均设置于所述装载机构上，所述电机能驱动所述齿轮转动。齿轮和齿条组成的传动组件寿命长、工作平稳，能保证恒定的传动比，可靠性高。

在一些实施例中，所述物体位置识别装置还包括用于调节所述激光测距传感器在所述装载机构上的安装角度的调节组件，所述调节组件包括安装支架和紧固件，所述安装支架连接于所述装载机构上，所述激光测距传感器与所述安装支架铰接，所述紧固件用于在所述激光测距传感器绕铰接处旋转至预设安装角度后将所述激光测距传感器紧固在所述安装支架上。通过将激光测距传感器铰接于安装支架上，从而激光测距传感器可绕其与安装支架的铰接点进行旋转以调整激光测距传感器在装载机构上的安装角度，调整好安装角度后通过紧固件将激光测距传感器紧固在安装支架上即可，通过调整激光测距传感器在装载机构上的安装角度可以使激光测距传感器的激光束方向始终与装载机构的直线往复运动方向相垂直，以保证测量精度。

在一些实施例中，所述激光测距传感器上设有定位孔，所述安装支架上设有弧形通孔，所述紧固件穿过所述弧形通孔后与所述定位孔连接。调整安装角度时，激光测距传感器可绕其与安装支架的铰接点进行旋转，直至激光束方向与装载机构的直线往复运动方向相垂直，然后通过紧固件穿过弧形通孔后与定位孔连接，即可将激光测距传感器固定在安装支架上。

在一些实施例中，所述装载机构包括连接部和安装部，所述连接部与所述安装座滑动连接，所述安装部与所述连接部呈夹角设置且两者之间的夹角可调，所述安装部上设有用于安装外部执行机构的安装位，所述激光测距传感器设置于所述安装部上。通过设计安装部与连接部呈夹角设置且两者之间的夹角可调，由此可以调整安装在安装部上的外部执行机构的作业角度，以实现更好的作业效果。

在一些实施例中，所述装载机构还包括长度可调的连杆装配体，所述安装部的一端与所述连接部的一端铰接，所述连杆装配体的两端分别与所述安装部的另一端和所述连接部的另一端铰接，从而通过调整连杆装配体的长度即可调整安装部与连接部两者之间的夹角，进而实现调整安装在安装部上的外部执行机构的作业角度，以达到更好的作业效果。

在一些实施例中，所述连杆装配体包括两个螺杆和一个设有内螺纹的套筒，所述套筒的两端分别与两个所述螺杆的一端螺纹连接，两个所述螺杆的另一端分别铰接所述连接部和所述安装部。通过旋转套筒即可调节两个螺杆伸入套筒的长度，从而可达到方便调节连杆装配体整体长度的效果。

在一些实施例中，所述物体位置识别装置还包括为所述装载机构的直线往复运动导向的导向机构，所述导向机构包括导轨和滑块，所述滑块连接于所述装载机构上，所述导轨设置于所述安装座上并沿所述第一方向延伸，所述导轨与所述滑块滑动配合。通过设计导向机构可以为装载机构的直线往复运动进行导向，使装载机构能够进行稳定的直线往复运动。

附图说明

图1为本实用新型实施方式提供的物体位置识别装置的结构示意图；

图2为校正物体位置识别装置与待测物体之间的垂直度时的示意图。

附图标号说明：

10、安装座；21、电机；22、齿条；30、装载机构；31、连接部；32、安装部；33、连杆装配体；40、激光测距传感器；50、安装支架；51、弧形通孔；61、导轨；62、滑块；100、待测物体；331、螺杆；332、套筒。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

本实施方式提供了一种物体位置识别装置，该物体位置识别装置可应用在自动凿毛设备中用于识别竖直物体(例如墙壁)的相对位置，当然也可以应用在其它场景中识别任何物体，在此不对该物体位置识别装置的应用场景进行限制。

如图1所示，本实施方式提供的物体位置识别装置包括安装座10、电机21、装载机构30和激光测距传感器40，电机21连接于安装座10上，电机21的转轴连接有编码器，该编码器与电机21的驱动器通信连接；装载机构30滑动连接于安装座10上，电机21能通过传动组件驱动装载机构30在第一方向上做直线往复运动；激光测距传感器40设置于装载机构30上并与电机21的驱动器通信连接，激光测距传感器40的激光束方向与装载机构30的直线往复运动方向相垂直。其中，电机21的驱动器属于公知常识，在此不再赘述。

上述物体位置识别装置，在其电机21的转轴连接有编码器，电机21的驱动器分别与编码器和激光测距传感器40通信连接，激光测距传感器40在随装载机构30沿第一方向做直线运动时进行实时检测，并能在检测到待测物体100后触发电机21的驱动器记录当前编码器值，由此可通过电机21的驱动器记录的编码器值与激光测距传感器40的测量值分别得到待测物体100相对于物体位置识别装置的Y坐标和X坐标，从而实现识别物体位置；通过调节激光测距传感器40的光斑大小，激光测距传感器40感应到通过物体的距离突变值即可识别物体，可识别4mm以上的物体，识别精度高；激光测距传感器40不会受户外光照的影响，因此该物体位置识别装置能很好地适应户外强光照，可靠性高。

具体地，以激光测距传感器40发出的激光束方向作为X轴方向，以装载机构30的直线运动方向作为Y轴方向，当电机21驱动装载机构30在Y轴方向上运动时，编码器能够检测电机21的转轴转动圈数并产生对应的计数脉冲，脉冲的个数对应装载机构30的位移大小，当激光测距传感器40检测到待测物体100后触发电机21的驱动器读取并记录当前编码器值，该当前编码器值对应装载机构30在Y轴方向上的位移值，因此通过电机21的驱动器记录的编码器值可以反馈待测物体100相对于物体位置识别装置的Y坐标；激光测距传感器40发出的激光束垂直于装载机构30的直线运动方向，记录从激光束发出到返回被接收所经历的时间，记录的时间结合激光测距传感器40的激光束的光速即可确定待测物体100的距离，以激光测距传感器40所在位置为X轴零点，则通过激光测距传感器40的测量值可得到待测物体100相对于物体位置识别装置的X坐标。在检测得到待测物体100相对于物体位置识别装置的X坐标和Y坐标后，如果需要在待测物体100区域内作业，则可以根据检测结果控制执行机构避让该物体；如果需要对该待测物体100进行作业，则可以根据检测结果直接定位该物体。

在一些实施例中，激光测距传感器40的数量为两个，两个激光测距传感器40在装载机构30上沿第一方向间隔排布，从而通过对比两个激光测距传感器40的测量值可以校正物体位置识别装置与待测物体100之间的垂直度。具体地，如图2所示，假设物体位置识别装置与待测物体100垂直方向的偏差角为θ，则Tanθ＝两个激光测距传感器40的测量差值/两个激光测距传感器40的间距。以自动凿毛设备为例，由于自动凿毛设备在剪力墙的钢筋中作业时需要识别钢筋的位置以避开钢筋作业，因此需要校正自动凿毛设备与剪力墙之间的垂直度和相对位置，该校正工作可通过安装在自动凿毛设备上的物体位置识别装置来完成。

在一些实施例中，电机21为伺服电机，伺服电机运行平稳、调速性好且多级结构的力矩波动小，采用伺服电机作为电机21可以实现精准闭环控制，提高作业精度。当然，在其它实施例中，电机21也可以采用步进电机，只要在电机21的转轴装上能采集位移值的编码器即可。

在一些实施例中，传动组件包括齿轮和与齿轮啮合的齿条22，齿条22设置于安装座10上并沿第一方向延伸，电机21和齿轮均设置于装载机构30上，电机21能驱动齿轮转动。齿轮和齿条22组成的传动组件寿命长、工作平稳，能保证恒定的传动比，可靠性高。

具体地，当电机21驱动齿轮转动时，齿轮带动装载机构30沿齿条22的长度方向(即第一方向)做直线运动，安装在装载机构30上的激光测距传感器40检测到待测物体100的距离后分析该待测物体100的位置，并反馈信号给电机21的驱动器读取当前编码器值并记录，激光测距传感器40的测量值和电机21的驱动器记录的编码器值分别对应待测物体100相对于物体位置识别装置的X坐标和Y坐标；由于激光测距传感器40每检测到一个物体时，电机21的驱动器就会读取并记录当前编码器值，因此对于重叠的多个物体也可以有效识别、区分。

在一些实施例中，装载机构30包括连接部31和安装部32，连接部31与安装座10滑动连接，安装部32与连接部31呈夹角设置且两者之间的夹角可调，安装部32上设有用于安装外部执行机构的安装位，激光测距传感器40设置于安装部32上。通过设计安装部32与连接部31呈夹角设置且两者之间的夹角可调，由此可以调整安装在安装部32上的外部执行机构的作业角度，以实现更好的作业效果。

在一些实施例中，装载机构30还包括长度可调的连杆装配体33，安装部32的一端与连接部31的一端铰接，连杆装配体33的两端分别与安装部32的另一端和连接部31的另一端铰接，从而通过调整连杆装配体33的长度即可调整安装部32与连接部31两者之间的夹角，进而实现调整安装在安装部32上的外部执行机构的作业角度，以达到更好的作业效果。

在一些实施例中，连杆装配体33包括两个螺杆331和一个设有内螺纹的套筒332，套筒332的两端分别与两个螺杆331的一端螺纹连接，两个螺杆331的另一端分别铰接连接部31和安装部32。通过旋转套筒332即可调节两个螺杆331伸入套筒332的长度，从而可达到方便调节连杆装配体33整体长度的效果。

在一些实施例中，物体位置识别装置还包括用于调节激光测距传感器40在装载机构30上的安装角度的调节组件。如图1所示，调节组件包括安装支架50和紧固件(未图示)，安装支架50连接于装载机构30上，激光测距传感器40与安装支架50铰接，紧固件用于在激光测距传感器40绕铰接处旋转至预设安装角度后将激光测距传感器40紧固在安装支架50上。通过将激光测距传感器40铰接于安装支架50上，从而激光测距传感器40可绕其与安装支架50的铰接点进行旋转以调整激光测距传感器40在装载机构30上的安装角度，调整好安装角度后通过紧固件将激光测距传感器40紧固在安装支架30上即可，通过调整激光测距传感器40在装载机构30上的安装角度可以使激光测距传感器40的激光束方向始终与装载机构30的直线往复运动方向相垂直，以保证测量精度。

在一些实施例中，激光测距传感器40上设有定位孔，安装支架50上设有弧形通孔51，紧固件穿过弧形通孔51后与定位孔连接。调整安装角度时，激光测距传感器40可绕其与安装支架50的铰接点进行旋转，直至激光束方向与装载机构30的直线往复运动方向相垂直，然后通过紧固件穿过弧形通孔51后与定位孔连接，即可将激光测距传感器40固定在安装支架50上。

在一些实施例中，物体位置识别装置还包括为装载机构30的直线往复运动导向的导向机构，导向机构包括导轨61和滑块62，滑块62连接于装载机构30上，导轨61设置于安装座10上并沿第一方向延伸，导轨61与滑块62滑动配合。通过设计导向机构可以为装载机构30的直线往复运动进行导向，使装载机构30能够进行稳定的直线往复运动。

图1所示物体位置识别装置的工作原理如下：

(1)X坐标和Y坐标识别：激光测距传感器40固定在装载机构30上，使激光测距传感器40的激光束方向垂直于待测物体100布置，通过电机21驱动装载机构30在第一方向上做直线运动(即从左往右或者从右往左移动)，激光测距传感器40检测到待测物体100的距离后分析该待测物体100的位置，并反馈信号给电机21的驱动器读取当前编码器值并记录，激光测距传感器40的测量值和电机21的驱动器记录的编码器值分别对应待测物体100相对于物体位置识别装置的X坐标和Y坐标；由于激光测距传感器40每检测到一个物体时，电机21的驱动器就会读取并记录当前编码器值，因此对于重叠的多个物体也可以有效识别。

(2)物体直径(宽度)识别：对于识别到的物体取激光测距传感器40的上升沿和下降沿，其上升沿与下降沿两者的差值即为该物体的直径(宽度)。

(3)校正垂直度：采用两个激光测距传感器40，通过对比两个激光测距传感器40的测量值，计算物体位置识别装置与待测物体100之间的垂直度，计算公式为Tanθ＝两个激光测距传感器40的测量差值/两个激光测距传感器40的间距，θ为物体位置识别装置与待测物体100垂直方向的偏差角，如图2所示。

(4)识别很小的物体：通过调节激光测距传感器40的光斑大小，激光测距传感器40感应到通过物体的距离突变值即可识别物体，可识别4mm以上的物体。

需要说明的是，当一个部被称为“固定于”另一个部，它可以直接在另一个部上也可以存在居中的部。当一个部被认为是“连接”到另一个部，它可以是直接连接到另一个部或者可能同时存在居中部。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述，只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在限制本实用新型。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种物体位置识别装置，其特征在于，包括：

安装座；

电机，连接于所述安装座上，所述电机的转轴连接有编码器，所述编码器与所述电机的驱动器通信连接；

装载机构，滑动连接于所述安装座上，所述电机能通过传动组件驱动所述装载机构在第一方向上做直线往复运动；以及

激光测距传感器，设置于所述装载机构上并与所述电机的驱动器通信连接，所述激光测距传感器的激光束方向与所述装载机构的直线往复运动方向相垂直。

2.根据权利要求1所述的物体位置识别装置，其特征在于，所述激光测距传感器的数量为两个，两个所述激光测距传感器在所述装载机构上沿所述第一方向间隔排布。

3.根据权利要求1所述的物体位置识别装置，其特征在于，所述电机为伺服电机。

4.根据权利要求1所述的物体位置识别装置，其特征在于，所述传动组件包括齿轮和与所述齿轮啮合的齿条，所述齿条设置于所述安装座上并沿所述第一方向延伸，所述电机和所述齿轮均设置于所述装载机构上，所述电机能驱动所述齿轮转动。

5.根据权利要求1所述的物体位置识别装置，其特征在于，还包括用于调节所述激光测距传感器在所述装载机构上的安装角度的调节组件，所述调节组件包括安装支架和紧固件，所述安装支架连接于所述装载机构上，所述激光测距传感器与所述安装支架铰接，所述紧固件用于在所述激光测距传感器绕铰接处旋转至预设安装角度后将所述激光测距传感器紧固在所述安装支架上。

6.根据权利要求5所述的物体位置识别装置，其特征在于，所述激光测距传感器上设有定位孔，所述安装支架上设有弧形通孔，所述紧固件穿过所述弧形通孔后与所述定位孔连接。

7.根据权利要求1所述的物体位置识别装置，其特征在于，所述装载机构包括连接部和安装部，所述连接部与所述安装座滑动连接，所述安装部与所述连接部呈夹角设置且两者之间的夹角可调，所述安装部上设有用于安装外部执行机构的安装位，所述激光测距传感器设置于所述安装部上。

8.根据权利要求7所述的物体位置识别装置，其特征在于，所述装载机构还包括长度可调的连杆装配体，所述安装部的一端与所述连接部的一端铰接，所述连杆装配体的两端分别与所述安装部的另一端和所述连接部的另一端铰接。

9.根据权利要求8所述的物体位置识别装置，其特征在于，所述连杆装配体包括两个螺杆和一个设有内螺纹的套筒，所述套筒的两端分别与两个所述螺杆的一端螺纹连接，两个所述螺杆的另一端分别铰接所述连接部和所述安装部。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的物体位置识别装置，其特征在于，还包括为所述装载机构的直线往复运动导向的导向机构，所述导向机构包括导轨和滑块，所述滑块连接于所述装载机构上，所述导轨设置于所述安装座上并沿所述第一方向延伸，所述导轨与所述滑块滑动配合。

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