[实用新型]一种三维位姿探测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种三维位姿探测装置。

背景技术

空间三维位姿探测在现代化作业、空间探测和军事等领域有着广泛的应用。为了感知作业方所处的环境，我们需要采用照相机或摄像机，为了采取进一步的操作或完成相互协调动作，我们需要精确地知道作业方的位置和姿态，这就需要采用至少3个成像设备以确定其精确的空间位置和姿态。这样的结果一是大大增加了三维位姿探测机构的复杂性，二是使得整体的控制方法变得十分繁杂，容错性变差。

空间三维定位发展较早的是立体视觉理论，应用较多的是双目立体视觉，其基本原理类似于人的视力，通过频繁的信号交替可以精确完成给定的动作，这里的问题有两个，一是对应双目需要配置两个摄像机构，二是双目无法精确定位距离远近。因此，很多研究机构致力于开发对应的算法，如一种空间目标三维位姿视觉测量方法（国别：中国，公开号：101464134A，公开日期：2009年6月24日）等。

实用新型内容

实用新型目的：针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种结构简单、控制容易的探测对象空间位置和姿态的三维位姿探测装置。

技术方案：一种三维位姿探测装置，包括二维位置敏感探测器、凸透镜、发射板，所述发射板上的点光源发出光线通过所述凸透镜在所述二维位置敏感探测器的光敏面上成像为清晰点，所述发射板在中心和四角共设置五个所述点光源，且相邻两个角落的所述点光源的距离为20mm。

所述点光源采用发光二极管。点光源发出的光线作为二维位置敏感探测器检测的信号，要求该点光源的选取应直径要尽可能小且发射角要尽量大，这样当不可避免的出现近距离检测时以及受到二维位置敏感探测器自身检测范围的限制时，保证二维位置敏感探测器能够检测到点光源的位置。

所述光敏面为正方形，所述二维位置敏感探测器的视角为30°。对二维位置敏感探测器的要求是视角越大，能感知到的最小距离越小，对齐精确度就会越高。但是视角不能无限增大，因为视角越大，在最小距离时发射板上的点光源阵列在二维位置敏感探测器上的成像就会越小，分辨率和精确度都会受到影响，因此取视角为30°左右。同时，由于在二维位置敏感探测器上X和Y方向等价，因此尽量选择光敏面为正方形的二维位置敏感探测器。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型的优点是将二维位置敏感探测器添加光学装置进行改装，用于三维空间的位姿检测，并通过发射板的布置，结合测量方法协调工作，完成空间探测和精准测量；探测装置结构简单，控制容易，测量精确度高。

附图说明

图1为本实用新型三维位姿探测装置的结构示意图；

图2为发射板上点光源的分布位置图；

图3为本实用新型测量方法原理图；

图4为单片机控制的发射板部分的流程图；

图5为单片机控制的接收板部分的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，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，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

本实用新型三维位姿探测装置是对二维位置敏感探测器作出改装，运用于三维空间进行位姿探测。

如附图1、2所示，一种三维位姿探测装置，包括二维位置敏感探测器1、凸透镜2、发射板3，发射板3上的点光源4发出光线通过凸透镜2在二维位置敏感探测器1的光敏面5上成像为清晰点。

发射板3上设置有五个点光源4，分布在发射板3的中心和四角，这样的布置是为了安排时序以实现位姿感知的控制测量，其中相邻两个角落的点光源4的距离为20mm。点光源4采用发光二极管，点光源4的选取原则是应直径要尽可能小且发射角要尽量大，这样当不可避免的出现近距离检测时以及受到二维位置敏感探测器1自身检测范围的限制时，保证二维位置敏感探测器1能够检测到点光源4的位置。