一种基于惯性检测的激光跟踪仪靶球定位装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种靶球定位装置，尤其是涉及一种基于惯性检测的激光跟踪仪靶球定位装置。
【背景技术】
[0002]对工业机器人在线检测需要进行精确的测量，目前大部件的在线检测常采用激光跟踪仪来进行测量，传统激光跟踪仪的测量都需要人工手动进行引光操作，测量效率低、过程繁琐，难以满足工业机器人快速发展的的要求。
[0003]工业机器人轨迹测量是通过对机器人末端法兰盘上的基准点进行高速连续测量来获得。工业机器人在线检测装置中广泛采用激光跟踪测量装置，它具有测量范围大、精度高、操作简单、可现场检测等特点，是目前广泛应用并极具应用研宄价值的测量方法。然而传统的激光跟踪测量仪在效率、便捷性上存在一些不足:使用单台激光跟踪仪无法实现靶球的自动测量定位，需要工作人员人工引光，因激光强度较大对工作人员引光时存在一定的危险性，牵引目标靶球进行移动时要保证靶球的位置和角度确保激光能顺利反射，操作带有一定的难度，造成测量效率低下；对于一些高难度点，人工引光一次无法达到；并且靶球在工业机器人末端法兰盘运动过程中，难免会发生光线遮挡或者入射激光角度超出了靶球可接受的入射角，容易发生断光现象，影响测量进度，在对发生激光遮挡的位置更是无法完成测量。
[0004]目前，有基于视觉的激光跟踪仪靶球定位装置，因其采用的视觉方法，故必然也仍然存在光线遮挡问题，在测量过程中如果发生了遮挡，则必须退回之前已知点位，并重新规划测量轨迹，影响测量进度，同时不能实现机器人全运动空间轨迹测量。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于惯性检测的激光跟踪仪靶球定位装置，能够克服人工引光操作繁琐的不足，可实现不影响测量进度的情况下实现断光续接功能，亦可实现对难测点或者遮挡位置的测量，提高激光跟踪仪引光效率和测量自动化程度。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型采用以下的技术方案:
[0007]本实用新型包括激光跟踪仪、通信模块、主控模块、无线接收模块、靶球相对位姿检测模块和靶球初始位姿检测模块，激光跟踪仪经通信模块与主控模块连接，靶球初始位姿检测模块与主控模块连接，靶球相对位姿检测模块通过无线方式与无线接收模块连接，无线接收模块与主控模块连接，总电源连接靶球初始位姿检测模块、无线接收模块、主控模块、通信模块和激光跟踪仪进行供电；激光跟踪仪包括跟踪底座、跟踪转台和激光跟踪头，靶球初始位姿检测模块包括固定靶球座以及安装在固定靶球座上的初始位置检测传感器和初始姿态检测传感器；激光跟踪头通过跟踪转台安装在跟踪底座上，固定靶球座水平固定安装在跟踪底座上，固定靶球座与跟踪底座之间的相对固定位姿信息通过初始位置检测传感器和初始姿态检测传感器检测后输入到主控模块，靶球相对位姿检测模块固定安装在靶球内部，初始检测时靶球通过固定靶球座安装在激光跟踪仪上，运动轨迹检测时靶球通过移动靶球座安装在机器人本体的末端法兰上；靶球相对位姿检测模块包括无线发送模块、三轴加速度计和三轴陀螺仪以及进行供电的检测电源，三轴加速度计和三轴陀螺仪检测靶球运动的惯性参数信息传送到无线发送模块后发出无线信号，由无线接收模块接收后传送到主控模块处理，主控模块通过通信模块与激光跟踪仪连接，将靶球位姿信息传输给激光跟踪仪，由激光跟踪仪控制激光跟踪头定位跟踪靶球。
[0008]所述的固定靶球座上表面中心设有球曲面，球曲面一侧为圆柱曲面，球曲面上安装有至少三个初始位置检测传感器，圆柱曲面上安装有至少两个初始姿态检测传感器。
[0009]所述的初始位置检测传感器和初始姿态检测传感器均为压电传感器。
[0010]所述的球曲面的直径与靶球的球面直径相同，所述圆柱曲面的直径与靶球的圆柱面直径相同。
[0011]所述的固定革El球座采用磁性材料。
[0012]所述的无线发送模块和无线接收模块均采用射频单片机。
[0013]所述的检测电源采用电池，设有外接供电接口进行供电。
[0014]本实用新型的有益之处在于:
[0015]本实用新型能够克服人工引光的不足，可实现断光续接功能，亦可实现对难测点或者遮挡位置的测量，提高激光跟踪仪引光效率和测量自动化程度。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的装置结构图。
[0017]图2是本实用新型的装置框图。
[0018]图3是本实用新型的固定靶球座示意图。
[0019]图中:1:机器人本体；2:末端法兰；3:移动靶球座；4:靶球；5:激光跟踪头；6:跟踪转台；7:跟踪底座；8:固定靶球座；9:球曲面；10:初始位置检测传感器；11:圆柱曲面；12:初始姿态检测传感器。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
[0021]如图2所示，本实用新型包括激光跟踪仪、通信模块、主控模块、无线接收模块、靶球相对位姿检测模块和靶球初始位姿检测模块，激光跟踪仪经通信模块与主控模块连接，靶球初始位姿检测模块与主控模块连接，靶球相对位姿检测模块通过无线方式与无线接收模块连接，无线接收模块与主控模块连接，总电源连接靶球初始位姿检测模块、无线接收模块、主控模块、通信模块和激光跟踪仪进行供电。
[0022]如图1所示，本实用新型的激光跟踪仪包括跟踪底座7、跟踪转台6和激光跟踪头5，靶球初始位姿检测模块包括固定靶球座8以及安装在固定靶球座8上的初始位置检测传感器10和初始姿态检测传感器12 ;激光跟踪头5通过跟踪转台6安装在跟踪底座7上，固定靶球座8水平固定安装在跟踪底座7上，固定靶球座8与跟踪底座7之间的相对固定位姿信息通过初始位置检测传感器10和初始姿态检测传感器12检测后输入到主控模块，靶球相对位姿检测模块固定安装在靶球4内部，初始检测时靶球4通过固定靶球座8安装在激光跟踪仪上，运动轨迹检测时将靶球4移到移动靶球座3上，通过移动靶球座3安装在机器人本体I的末端法兰2上。
[0023]如图1所示，靶球相对位姿检测模块包括无线发送模块、三轴加速度计和三轴陀螺仪以及进行供电的检测电源，三轴加速度计和三轴陀螺仪检测靶球运动的惯性参数信息传送到无线发送模块后发出无线信号，由无线接收模块接收后传送到主控模块处理，主控模块通过通信模块与激光跟踪仪连接，将靶球位姿信息传输给激光跟踪仪，由激光跟踪仪控制激光跟踪头定位跟踪靶球。
[0024]本实用新型的靶球需要先放着在固定靶球座上并确保初始位置状态正确，通过检测得到相对固定位姿信息传送到主控模块后，然后才将靶球安装在机器人末端的移动靶球座上，通过三轴加速度计和三轴陀螺仪检测得到惯性参数信息传送到主控模块，并由主控模块处理得到勒I球相对位姿，进行定位勒球。
[0025]如图3所示，固定靶球座8上表面中心设有球曲面9，球曲面9 一侧为圆柱曲面11，球曲面9上安装有至少三个初始位置检测传感器10，圆柱曲面11上安装有至少两个初始姿态检测传感器12。
[0026]初始位置检测传感器10和初始姿态检测传感器12均为压电传感器。
[0027]球曲面9的直径与靶球的球面直径相同，所述圆柱曲面11的直径与靶球的圆柱面直径相同。
[0028]固定革El球座采用磁性材料。
[0029]无线发送模块和无线接收模块均采用射频单片机，包括MCU及天线。
[0030]检测电源采用电池，设有外接供电接口进行供电。
[0031]本实用新型的靶球相对位姿检测模块通过无线电方式连接以将检测到的靶球相对位置信息输送给主控模块，激光跟踪仪带有外部数据通信功能，通过通信模块与主控模块连接。主控模块，将靶球初始位置信息以及加速度传感器测得的相对变化位置信息，根据坐标系转化的理论原理确定靶球位置坐标信息，通过通信模块与激光跟踪仪3连接将靶球位置信息传输给激光跟踪仪3并由激光跟踪仪控制其执行机构对靶球进行跟踪。
[0032]固定靶球座通过高精度机械安装在激光跟踪仪上，以保证其在所述激光跟踪仪的坐标系下位置