[实用新型]一种新型位姿测量平面传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及位姿测量跟踪技术，具体地说是一种基于三个旋转副串联的三自由度串联位姿跟踪的新型结构平面传感器。它适合平板类物体在X-Z平面内的位姿测量跟踪。

背景技术

现有的位姿测量跟踪机械式传感器技术中，由于应用的条件、环境不同导致具有特定精度的专用传感器的种类和形式较多，但都仅适用于特定环境。在同类机械式传感器中尚没有能高精度、实时、快速的检测出物体在平面内三自由度位姿的传感器装置。

实用新型内容

为了满足被测物体的测量要求，本实用新型的目的是提供一种具有能计算出实时解析解、跟踪速度快、测量精度高的新型位姿测量平面传感器装置。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：包括安装座、连杆和用于测量角度的编码器，其中左安装座安装在固定位置上，右安装座安装于被测物体上，左安装座与右安装座之间为左连杆、右连杆与三个旋转副的串联结构；每个旋转副上安装有编码器；

具体结构为：由左安装座、左轴、左连杆、中安装座、中轴、右连杆、右轴、右安装座、右编码器、中编码器、左编码器组成，左连杆一端通过左轴旋转式安装在左安装座上，左连杆另一端与中安装座相连，右连杆一端通过中轴旋转式安装于中安装座上，右连杆的另一端通过右轴旋转式安装于右安装座上；左编码器、中编码器、右编码器分别设在左安装座、中安装座、右安装座上；所述右安装座与被测物体相连，左安装座安装在固定位置上；所述左连杆和右连杆长度相等；所述左轴、中轴、右轴与左连杆、右连杆之间设有轴承。

本实用新型工作原理如下：

本实用新型通过左安装座工作时安装在固定位置上，右安装座8安装于被测物体上，中间由左连杆、右连杆通过三个旋转副实现串联结构。每个旋转副上安装有角度编码器，当被测物体位姿发生变化时，三个角度编码器可以测量出左连杆相对固定位置的旋转角、右连杆相对左连杆的旋转角、被测物体相对右连杆的旋转角三个角度。利用位姿计算公式就可以计算得到被测物体的位姿变化情况。

本实用新型具有如下优点：

1.测量精度高。由于本实用新型利用长度不变的连杆(左连杆和右连杆)，三个同型号角度编码器来实现对平板类物体的平面内位姿检测。这种结构形式简单，误差源少，所以测量精度高，特别适用于平板类物体的平面内位姿检测。

2.能实时、准确的测量出被测物体在平面内的位姿。由于本实用新型具有功能性元件少，结构简单、紧凑，计算公式简捷的特点，可以实现实时跟踪检测。具有测量结果快速、准确的优点。

附图说明

附图1为本实用新型结构设计装配图。

具体实施方式

下面结合附图1对本实用新型作进一步详细说明。

如附图1所示，本实用新型由左安装座1、左轴2、左连杆3、中安装座4、中轴5、右连杆6、右轴7、右安装座8、右编码器9、中编码器10、左编码器11组成，左连杆3一端通过左轴2安装在左安装座1上，左连杆3能够相对左安装座1转动，安装于左安装座1上的左编码器11可测量出此转动角度。左连杆3另一端安装在中安装座4上，右连杆6一端通过中轴5安装于中安装座4上，右连杆6能够相对左连杆3转动，安装于中安装座4上的中编码器10可测量出此转动角度。右连杆6的另一端通过右轴7安装于右安装座8上，右安装座8能够相对右连杆6转动，安装于右安装座8上的右编码器9可测量出此转动角度。利用三个编码器测量出的角度变化就可计算出被测物体的位姿变化情况。

其中：所述左轴2、中轴5、右轴7与左连杆3、右连杆6之间安装有轴承。

本实用新型工作过程如下：当被测物体在本实用新型测量范围内发生位姿变化时，安装在被测物体上的右安装座8也跟着发生相应的位姿变化，右安装座8带动右连杆6进而带动左连杆3发生相应的转动。左编码器11测量出左连杆相对固定位置的旋转角θ₁，中编码器10测量出右连杆相对左连杆的旋转角θ₂，右编码器9测量出被测物体相对右连杆的旋转角θ₃，左连杆3和右连杆6长度不变并且已知，利用位姿计算公式计算出被测物体在左安装座1建立的坐标系中的位置变化情况(此坐标系以左安装座1上轴承安装孔的左轴2轴心为原点)。可以实现对被测物体的快速准确的位姿检测。

位姿计算公式：