CN216815307U - 一种机械关节转动角度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种机械关节转动角度测量装置，包括旋转机构、拉线、检测机构和计算机，所述旋转机构安装在固定机械臂和运动机械臂的旋转关节位置，并在所述运动机械臂转动时能够与所述运动机械臂一起旋转；所述拉线一端固定在所述旋转机构上并绕在所述旋转机构上，另一端设置在所述检测机构；所述检测机构安装在所述固定机械臂上，用于在所述运动机械臂转动时检测数据变化量；所述计算机用于根据所述数据变化量计算机械关节转动角度。本实用新型能够测量铅锤方向转动角度。
Description
技术领域
本实用新型涉及机械关节转动角度测量技术领域，特别是涉及一种机械关节转动角度测量装置。
背景技术
为实现掘进机的自动导向，需要对掘进机的姿态角(水平角、滚动角、俯仰角)以及水平偏向位移进行实时的测量，而对上述参数进行测量则需要对掘进机上的各个机械关节的转动角度进行测量。现有角度测量方式通常采用倾角仪实现，但是倾角仪只能测量与水平面的夹角，不能测量铅锤方向的转动，因此亟需一种能够测量铅锤方向转动角度的测量装置。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种机械关节转动角度测量装置，能够测量铅锤方向转动角度。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种机械关节转动角度测量装置，包括旋转机构、拉线、检测机构和计算机，所述旋转机构安装在固定机械臂和运动机械臂的旋转关节位置，并在所述运动机械臂转动时能够与所述运动机械臂一起旋转；所述拉线一端固定在所述旋转机构上并绕在所述旋转机构上，另一端设置在所述检测机构；所述检测机构安装在所述固定机械臂上，用于在所述运动机械臂转动时检测数据变化量；所述计算机用于根据所述数据变化量计算机械关节转动角度。
所述旋转机构为第一转轴，所述第一转轴的外周环设有一圈第一凹槽，所述拉线一端嵌入在所述第一凹槽内；所述检测机构包括第二转轴和倾斜仪，所述第二转轴的外周环设有一圈第二凹槽，所述拉线的另一端嵌入在所述第二凹槽内；所述倾斜仪用于在所述运动机械臂转动时检测所述第二转轴的角度变化量。
所述第一凹槽形成的圆形与所述第二凹槽所在平面相切，所述第二凹槽形成的圆形与所述第一凹槽所在平面相切。
所述运动机械臂的转动轴在所述固定机械臂的表面形成旋转平台，所述第一转轴固定在所述旋转平台上，且所述第一转轴的轴线与所述旋转平台的轴线重合，并能够随着所述旋转平台的转动而转动。
所述计算机根据所述所述第二转轴的角度变化量，以及第一转轴的旋转半径和第二转轴的旋转半径的比例关系计算机械关节转动角度。
所述旋转机构为转盘，所述转盘的外周环设有一圈凹槽，所述拉线嵌入在所述凹槽内；所述检测机构为拉线传感器，所述拉线传感器用于在所述运动机械臂转动时检测所述拉线的长度变化量。
所述拉线传感器的拉线伸出位置与所述凹槽位于同一水平面上。
所述运动机械臂的转动轴在所述固定机械臂的表面形成旋转平台，所述转盘固定在所述旋转平台上，且所述转盘的轴线与所述旋转平台的轴线重合，并能够随着所述旋转平台的转动而转动。
所述计算机根据所述转盘的半径和所述拉线的长度变化量基于弧长计算公式计算机械关节转动角度。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本实用新型通过在机械关节位置设置旋转机构，将拉线一端与旋转机构相连，另一端与检测机构相连，通过检测机构检测到的数据变化量，再根据数据变化量计算出铅锤方向转动角度，从而通过这种间接测量的方式得到转动角度。本实用新型的装置简单，且能够保证一定的精度，对后续的掘进机姿态角度测量提供了良好的基础。
附图说明
图1是本实用新型第一实施方式的结构示意图；
图2是本实用新型第二实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本实用新型的第一实施方式涉及一种机械关节转动角度测量装置，如图1所示，包括旋转机构、拉线3、检测机构和计算机，所述旋转机构安装在固定机械臂1和运动机械臂2的旋转关节位置，并在所述运动机械臂2转动时能够与所述运动机械臂2一起旋转；所述拉线3一端固定在所述旋转机构上并绕在所述旋转机构上，另一端设置在所述检测机构；所述检测机构安装在所述固定机械臂1上，用于在所述运动机械臂2转动时检测数据变化量；所述计算机用于根据所述数据变化量计算机械关节转动角度。
图1中的旋转机构为转盘4，所述转盘4的外周环设有一圈凹槽，所述拉线3嵌入在所述凹槽内；所述检测机构为拉线传感器5，所述拉线传感器5用于在所述运动机械臂2转动时检测所述拉线3的长度变化量。
为了保证测量精度，本实施方式中的拉线传感器5的拉线伸出位置与所述凹槽位于同一水平面上。
本实施方式中，运动机械臂2的转动轴在所述固定机械臂1的表面形成旋转平台6，所述转盘4固定在所述旋转平台6上，且所述转盘4的轴线与所述旋转平台6的轴线重合，并能够随着所述旋转平台6的转动而转动。
当运动机械臂2转动时，其会带动旋转平台6转动，旋转平台6上的转盘4会随着旋转平台6一起转动，从而带动拉线3伸长或缩短，通过检测拉线3的长度变化量即可得知转盘4转动的角度，转盘4转动的角度与旋转平台6的转动角度相同，旋转平台6的转动角度即是运动机械臂2的角度转动量。本实施方式的计算机可以根据所述转盘4的半径和所述拉线的长度变化量基于弧长计算公式计算机械关节转动角度，计算公式为：
其中，l为所述拉线的长度变化量，α为机械关节转动角度，R为转盘4的半径。
假设拉线传感器的线性精度为0.01％，对应的弧长测量精度则为0.01％，计算的角度精度也为转动角×0.01％。因此，如果转动角为30°，角度精度为0.003度，转动角为180°，则角度精度为0.018度，转动角为360°时角度精度为0.036度，由此可见，本实施方式虽然采用间接测量的方式，但是仍然能够保证测量精度。
本实用新型的第二实施方式同样涉及一种机械关节转动角度测量装置，本实施方式与第一实施方式的区别在于，改变了旋转机构和检测机构的形式，具体如图2所示。
所述旋转机构为第一转轴7，所述第一转轴7的外周环设有一圈第一凹槽，所述拉线3一端嵌入在所述第一凹槽内；所述检测机构包括第二转轴8和倾斜仪9，其中，第二转轴8可以通过支架(图中未示出)设置在固定机械臂1上，所述第二转轴8的外周环设有一圈第二凹槽，所述拉线的另一端嵌入在所述第二凹槽内；所述倾斜仪9用于在所述运动机械臂2转动时检测所述第二转轴8的角度变化量。
为了保证测量精度，所述第一凹槽形成的圆形与所述第二凹槽所在平面相切，所述第二凹槽形成的圆形与所述第一凹槽所在平面相切。
本实施方式中，运动机械臂2的转动轴在所述固定机械臂1的表面形成旋转平台6，所述第一转轴7固定在所述旋转平台6上，且所述第一转轴7的轴线与所述旋转平台6的轴线重合，并能够随着所述旋转平台6的转动而转动。
当运动机械臂2转动时，其会带动旋转平台6转动，旋转平台6上的第一转轴7会随着旋转平台6一起转动，从而带动拉线3伸长或缩短，拉线3的伸长或缩短会带动第二转轴8的转动，通过检测第二转轴8的角度变化量即可得知第一转轴7转动的角度，第一转轴7转动的角度与旋转平台6的转动角度相同，旋转平台6的转动角度即是运动机械臂2的角度转动量。本实施方式的计算机可以根据所述所述第二转轴8的角度变化量，以及第一转轴7的旋转半径和第二转轴8的旋转半径的比例关系计算机械关节转动角度，具体计算公式为
其中，α为机械关节转动角度，β为所述第二转轴8的角度变化量，R'为第一转轴7的旋转半径，r为第二转轴8的旋转半径。由此可见，本实施方式中倾斜仪的检测精度就是最终的测量精度，如果当第一转轴7和第二转轴8的旋转半径相同时，倾斜仪测得的角度就是机械关节的转动角度。
不难发现，本实用新型通过在机械关节位置设置旋转机构，将拉线一端与旋转机构相连，另一端与检测机构相连，通过检测机构检测到的数据变化量，再根据数据变化量计算出铅锤方向转动角度，从而通过这种间接测量的方式得到转动角度。本实用新型的装置简单，且能够保证一定的精度，对后续的掘进机姿态角度测量提供了良好的基础。
Claims (9)
1.一种机械关节转动角度测量装置，其特征在于，包括旋转机构、拉线(3)、检测机构和计算机，所述旋转机构安装在固定机械臂(1)和运动机械臂(2)的旋转关节位置，并在所述运动机械臂(2)转动时能够与所述运动机械臂(2)一起旋转；所述拉线(3)一端固定在所述旋转机构上并绕在所述旋转机构上，另一端设置在所述检测机构；所述检测机构安装在所述固定机械臂(1)上，用于在所述运动机械臂(2)转动时检测数据变化量；所述计算机用于根据所述数据变化量计算机械关节转动角度。
2.根据权利要求1所述的机械关节转动角度测量装置，其特征在于，所述旋转机构为第一转轴(7)，所述第一转轴(7)的外周环设有一圈第一凹槽，所述拉线(3)一端嵌入在所述第一凹槽内；所述检测机构包括第二转轴(8)和倾斜仪(9)，所述第二转轴(8)的外周环设有一圈第二凹槽，所述拉线(3)的另一端嵌入在所述第二凹槽内；所述倾斜仪(9)用于在所述运动机械臂转动时检测所述第二转轴(8)的角度变化量。
3.根据权利要求2所述的机械关节转动角度测量装置，其特征在于，所述第一凹槽形成的圆形与所述第二凹槽所在平面相切，所述第二凹槽形成的圆形与所述第一凹槽所在平面相切。
4.根据权利要求2所述的机械关节转动角度测量装置，其特征在于，所述运动机械臂(2)的转动轴在所述固定机械臂(1)的表面形成旋转平台(6)，所述第一转轴(7)固定在所述旋转平台(6)上，且所述第一转轴(7)的轴线与所述旋转平台(6)的轴线重合，并能够随着所述旋转平台(6)的转动而转动。
5.根据权利要求2所述的机械关节转动角度测量装置，其特征在于，所述计算机根据所述所述第二转轴(8)的角度变化量，以及第一转轴(7)的旋转半径和第二转轴(8)的旋转半径的比例关系计算机械关节转动角度。
6.根据权利要求1所述的机械关节转动角度测量装置，其特征在于，所述旋转机构为转盘(4)，所述转盘(4)的外周环设有一圈凹槽，所述拉线(3)嵌入在所述凹槽内；所述检测机构为拉线传感器(5)，所述拉线传感器(5)用于在所述运动机械臂(2)转动时检测所述拉线(3)的长度变化量。
7.根据权利要求6所述的机械关节转动角度测量装置，其特征在于，所述拉线传感器(5)的拉线伸出位置与所述凹槽位于同一水平面上。
8.根据权利要求6所述的机械关节转动角度测量装置，其特征在于，所述运动机械臂(2)的转动轴在所述固定机械臂(1)的表面形成旋转平台(6)，所述转盘(4)固定在所述旋转平台(6)上，且所述转盘(4)的轴线与所述旋转平台(6)的轴线重合，并能够随着所述旋转平台(6)的转动而转动。
9.根据权利要求6所述的机械关节转动角度测量装置，其特征在于，所述计算机根据所述转盘(4)的半径和所述拉线(3)的长度变化量基于弧长计算公式计算机械关节转动角度。
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| CN202122970870.XU CN216815307U (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 一种机械关节转动角度测量装置 |
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Family Applications (1)
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| CN202122970870.XU Active CN216815307U (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 一种机械关节转动角度测量装置 |
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