專利名稱：位置傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種位置傳感器，具體地，本發(fā)明涉及一種用于自動機(jī)械臂的位置傳感器。
背景技術(shù)：
目前，各種自動化生產(chǎn)線普遍采用機(jī)械臂完成搬運、焊接、灌裝、擠壓、摩擦等動作，這些動作的完成，需要大量的位置傳感器來幫助確定機(jī)械臂的絕對位置和相對位置，從而提高機(jī)械臂完成動作的精度和難度。位置傳感器主要有3種被廣泛應(yīng)用電位計、霍爾傳感器、碼盤。電位計測量位置具有如下優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單，成本低，穩(wěn)定度高，線性度好，靈敏度高，可通過提高工作電壓來改善靈敏度，甚至不用放大器也能直接推動指示儀表。但由于電刷和電阻絲之間存在摩擦，故存在如下缺點只能在較低頻率下工作，使用壽命短，需要維護(hù)，電噪聲大?；魻杺鞲衅骺蓪崿F(xiàn)非接觸測量，能夠使位置傳感器微型化，但霍爾傳感器 的磁鋼易受地球磁場和環(huán)境磁場的影響，精度難以保證。碼盤是集成的位置傳感器，多是增量編碼器，將角度轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼，能方便的與數(shù)字系統(tǒng)聯(lián)接，但需要調(diào)整、確定位置。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明公開了一種位置傳感器，能夠減小安裝誤差、測量誤差，從而提聞了測量精度。具體來說，本發(fā)明提供一種用于自動機(jī)械臂的位置傳感器，其特征在于，
所述位置傳感器具有主體裝置，所述主體裝置具有底板，所述底板上設(shè)置有激光瞄準(zhǔn)透鏡和二維光電位置檢測器；所述底板具有平板和傾傾斜板，所述平板上開設(shè)有平板通孔，所述傾傾斜板上具有第一孔穴和第二孔穴；在所述傾傾斜板的內(nèi)側(cè)面上設(shè)置光電位置探測器，所述光電位置探測器的受光位置中心對準(zhǔn)所述第二孔穴的中央；在所述傾傾斜板內(nèi)側(cè)面上還開設(shè)有定位溝槽，所述第二孔穴開設(shè)在所述定位溝槽上，所述光電位置探測器設(shè)置在所述定位溝槽內(nèi)；在所述傾傾斜板的外側(cè)面上還安裝有擋板，在所述擋板上開設(shè)有第三孔穴和第四孔穴，所述第三孔穴的中心對準(zhǔn)所述第一孔穴的中心，所述第四孔穴的中心對準(zhǔn)所述二孔穴的中心；
所述自動機(jī)械臂包括轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)臂，所述位置傳感器的所述主體裝置設(shè)置在所述轉(zhuǎn)臂上，所述位置傳感器的所述反射裝置設(shè)置在所述轉(zhuǎn)軸上；所述自動機(jī)械臂還包括主控裝置，所述主控裝置通過所述位置傳感器傳輸?shù)奈恢眯盘?，判斷所述轉(zhuǎn)軸與所述轉(zhuǎn)臂之間的位置關(guān)系，并根據(jù)所述位置關(guān)系，對轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)臂進(jìn)行控制；
所述光電位置探測器接收安裝在所述轉(zhuǎn)軸上的反射裝置反射的平行光束；所述反射裝置平行反射所述激光瞄準(zhǔn)透鏡發(fā)出的激光光束；所述反射裝置具有底板，所述底板一端固定在基臺上，所述底板的另一端設(shè)置有固定孔，所述固定孔內(nèi)安裝有能反射平行光束的棱錐反射鏡；所述底板一端到另一端貫穿有第五孔穴和第六孔穴，所述第五孔穴和第六孔穴均與所述固定孔貫通；所述第五孔穴能穿過所述激光瞄準(zhǔn)透鏡發(fā)出的激光光束，所述第六孔穴能接收棱錐反射鏡平行反射激光瞄準(zhǔn)透鏡發(fā)出的激光光束；所述底板通過端面設(shè)置的凸緣盤固定安裝在基臺上；所述光電位置探測器電連接有進(jìn)行光電信號轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換器；
所述底板還具有補(bǔ)償板，所述補(bǔ)償板具有不動板以及一端與所述不動板固定連接的可動板，所述可動板的可動端穿過平板的平板通孔、并且不動板固定在平板上，所述可動板的可動端固定連接有定位塊；所述定位塊設(shè)置有定位孔，所述定位孔內(nèi)安裝有激光瞄準(zhǔn)透鏡，所述激光瞄準(zhǔn)透鏡的發(fā)射端對準(zhǔn)所述第一孔穴；所述定位塊的其中一個側(cè)面設(shè)置有與所述定位孔的軸向中心線平行的一條縫隙，所述縫隙與定位孔貫通；
所述位置傳感器的所述反射裝置具有多個，所述多個反射裝置均勻地設(shè)置在所述轉(zhuǎn)軸的圓周上。所述反射裝置為6個。本發(fā)明具有以下優(yōu)點
(1)本發(fā)明在測量轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)臂之間的相對位置的初始位置信息時，減小了測量誤差，提高了測量精度；
(2)本發(fā)明位置傳感器采用二維的光電位置探測器時，發(fā)射的激光光點位置檢測信息可采集X、Y、Z、Rx, Ry、Rz中任意兩個自由度的位置信息，此時，數(shù)據(jù)信息也是二維的，比起單獨測量一個點的數(shù)據(jù)信息更加準(zhǔn)確。因此，減小了安裝誤差，從而提高了測量精度。


圖I為根據(jù)本發(fā)明的位置傳感器的主體裝置的示意 圖2為根據(jù)本發(fā)明的位置傳感器的反射裝置的示意 圖3為根據(jù)本發(fā)明的位置傳感器的安裝位置示意圖。
實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1-2所示，本發(fā)明位置傳感器，包括主體裝置1，所述的主體裝置I包括底板11，所述的底板11上設(shè)置有激光瞄準(zhǔn)鏡16以及二維光電位置檢測器17 ;所述光電位置檢測器17接收安裝在機(jī)械臂轉(zhuǎn)軸3上的反射裝置2反射的平行光束；所述的反射裝置2平行反射所述激光瞄準(zhǔn)鏡16發(fā)出的激光光束，所述的光電位置檢測器17電連接有將其感應(yīng)的光信號轉(zhuǎn)為電信號的光電轉(zhuǎn)換器15。如圖I所示，所述主體裝置I的底板11包括平板111和傾斜板112，所述的平板111設(shè)置有平板通孔1111，所述的傾斜板112上設(shè)置有第一孔穴1121和第二孔穴1122 ;它還包括補(bǔ)償板12，所述的補(bǔ)償板12包括不動板123以及一端與所述不動板123固定連接的可動板122，所述可動板122的可動端121穿過平板111的平板通孔1111、并且不動板123固定在平板111上，所述可動板122的可動端121固定連接有定位塊14 ;所述的定位塊14設(shè)置有定位孔141，所述的定位孔141內(nèi)安裝有激光瞄準(zhǔn)鏡16，所述激光瞄準(zhǔn)鏡16的發(fā)射端161對準(zhǔn)所述的第一孔穴1121 ;所述傾斜板112的內(nèi)側(cè)面還安裝有光電位置檢測器17，所述光電位置檢測器17的感光區(qū)域中心對準(zhǔn)所述第二孔穴1122的中心；所述的光電位置檢測器17電連接有將光信號轉(zhuǎn)為電信號的光電轉(zhuǎn)換器15。圖I中，在補(bǔ)償板12和定位塊14的結(jié)合面設(shè)置有凹凸相配的凹槽和凸起將補(bǔ)償板12和定位塊14定位后，再用螺栓固定連接的。如圖I所示，所述的底板11還包括至少一塊側(cè)板113，所述的側(cè)板113均垂直于所述底板11的平板111和傾斜板112 ;所述底板11的平板111和傾斜板112可以是一體成型的，也可以是組合的；所述底板11的平板111、傾斜板112以及至少一塊側(cè)板113可以是一體成型的，也可以是組合的。采用一體成型的方式，能減小組合方式中，平板111、傾斜板112、或者側(cè)板113組合時的安裝誤差，提高了底板11的精確度。如圖1-2所示，所述傾斜板112的外側(cè)面還固定安裝有擋板13，所述的擋板13設(shè)置有第三孔穴131和第四孔穴132，所述的第三孔穴131的中心對準(zhǔn)所述第一孔穴1121的中心，所述的第四孔穴132的中心對準(zhǔn)所述的二孔穴1122的中心。擋板13為可選件，設(shè)置擋板13的目的，是為了調(diào)整第三孔穴131和第四孔穴132的大小，以便激光瞄準(zhǔn)鏡16發(fā)射的激光光束能順利的穿過底板11的第一孔穴1121、擋板13的第三孔穴131、反射裝置2的第五孔穴212通過反射裝置2的棱錐反射鏡22上反射的平行光束順利的穿過反射裝置2 的第六孔穴214、擋板13的第四孔穴132、底板I的第二孔穴1122照射在底板I的光電位置檢測器17上。如圖I所示，所述定位塊14的其中一個側(cè)面設(shè)置有與所述定位孔141的軸向中心線平行的一條縫隙142，所述的縫隙142與定位孔141貫通。其優(yōu)點在于縫隙142能加固定位孔141內(nèi)的激光瞄準(zhǔn)鏡16的安裝，使激光瞄準(zhǔn)鏡16能緊固地安裝在定位塊14的定位孔141內(nèi)。所述的光電位置檢測器17是可以是一維的，也可以是二維的。采用一維的光電位置檢測器17只能采集被測絕對參考位置基準(zhǔn)參照物的一個自由度的位置信息；采用二維的光電位置檢測器17，能同時采集被測絕對參考位置基準(zhǔn)參照物的兩個方向的自由度位置信息。如圖I所示，所述底板11的傾斜板112的斜度與其相配合的補(bǔ)償板12可動板122的斜度范圍為大于O度、小于90度或者大于90度、小于180度。具體加工時可以選擇15度、30度、45度、60度、75度、105度、120度、135度、150度、165度等便于加工的角度。本實施方式采用45度，因為45度能使補(bǔ)償板12與底板11的調(diào)節(jié)、安裝更加方便。如圖2所示,所述的反射裝置2包括一端固定在轉(zhuǎn)軸3上的基座21,所述基座21的另一端設(shè)置有固定孔211，所述的固定孔211內(nèi)安裝有能反射平行光束的棱錐反射鏡22 ；所述基座21 —端到另一端還貫穿有第五孔穴212和第六孔穴214，所述的第五孔穴212和第六孔穴214均與所述的固定孔211貫通；所述的第五孔穴212能穿過所述激光瞄準(zhǔn)鏡16發(fā)出的激光光束，所述的第六孔穴214能接收棱錐反射鏡22平行反射激光瞄準(zhǔn)鏡16發(fā)出的激光光束。此種結(jié)構(gòu)中，將反射裝置2作為基準(zhǔn)參照物，第五孔穴212為基準(zhǔn)參照物的中心位置，測量時，激光光束直接發(fā)射到第五孔穴212內(nèi)，使本位置傳感器的測量數(shù)據(jù)更加精確。如圖2所示，所述基座21通過端面設(shè)置的凸緣盤213固定安裝在轉(zhuǎn)軸3上。其優(yōu)點在于凸緣盤213，能增大反射裝置2的基座21與轉(zhuǎn)軸3的接觸面積，使棱錐反射鏡22能夠更加穩(wěn)定的安裝在轉(zhuǎn)軸3上。如圖1-2所示，所述的第一孔穴1121、第二孔穴1122、第三孔穴131、第四孔穴132、第五孔穴212、第六孔穴214可以為圓形通孔，也可以是三角形、四角形等多邊形通孔。本實施方式均采用圓形通孔，是因為圓形孔制造簡單、加工方便。如圖3所示，自動機(jī)械臂包括轉(zhuǎn)軸3和轉(zhuǎn)臂4，位置傳感器的主體裝置I安裝在轉(zhuǎn)臂4上，反射裝置2安裝在轉(zhuǎn)軸3上，自動機(jī)械臂還包括主控裝置，所述主控裝置通過所述位置傳感器傳輸?shù)奈恢眯盘?，判斷所述轉(zhuǎn)軸3與所述轉(zhuǎn)臂4之間的位置關(guān)系，并根據(jù)所述位置關(guān)系，對轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)臂進(jìn)行控制。本發(fā)明的位置傳感器通過光電位置檢測器17采集反射裝置2反射由激光瞄準(zhǔn)鏡16發(fā)射出的激光光束的光信號，再通過光電轉(zhuǎn)換器15記錄采集的數(shù)據(jù)信息。光電位置檢測器17可采用一維的或者二維的。其具體工作過程如下主體裝置I的激光瞄準(zhǔn)鏡16發(fā)射出激光光束，激光光束穿過底板11的第一孔穴1121照射到轉(zhuǎn)軸3上的反射裝置2的基座21的第五孔穴212，再通過反射裝置2的棱錐反射鏡22反射回來的平行光束穿過反射裝置
2的第六孔穴214、底板11上的第二孔穴1122照射到底板11上的光電位置檢測器17上，則光電位置檢測器17上就會采集激光光束的光斑位置，此時，連接光電位置檢測器17的光 電轉(zhuǎn)換器15記錄光電位置檢測器17采集的數(shù)據(jù)信息、并將其光信號轉(zhuǎn)換為電信號。上述反射裝置2的安裝位置就是絕對參考位置的基準(zhǔn)參照物，反射裝置2的第五孔穴212為激光光束的入射口，也就是說反射裝置2的第五孔穴212為被測絕對參考位置基準(zhǔn)參照物的中心位置，因此，此種結(jié)構(gòu)的位置傳感器采集的位置信息比起現(xiàn)有技術(shù)的位置傳感器采集的數(shù)據(jù)信息精確更高。此種結(jié)構(gòu)的位置傳感器采集的絕對參考初始位置信息能為機(jī)械臂的主控裝置提供一個準(zhǔn)確的初始位置基準(zhǔn)點。位置傳感器的反射裝置2可以具有多個，多個反射裝置均勻地設(shè)置在轉(zhuǎn)軸3的圓周上。例如反射裝置可以為6個。不同的反射裝置2具有不同的編號，主控裝置通過編號識別不同的反射裝置2。當(dāng)某一個反射裝置2反射了激光時，主控裝置通過該反射裝置2的編號，識別該反射裝置2，則可通過事先存儲在主控裝置內(nèi)的信息，判斷出該反射裝置2對應(yīng)的角度范圍，完成粗調(diào)的過程。這樣，主體裝置I在不同的角度使用不同的反射裝置2，可以實現(xiàn)粗調(diào)和微調(diào)的二級調(diào)整。本發(fā)明由于采用光電位置檢測器17和激光瞄準(zhǔn)鏡16，被測絕對參考位置的基準(zhǔn)參照物為反射裝置2，反射裝置2的第五孔穴212又為基準(zhǔn)參照物中心，因此，在測量轉(zhuǎn)軸3相對于轉(zhuǎn)臂4位置初始位置信息時，減小了測量誤差，提高了測量精度。本發(fā)明位置傳感器采用二維的光電位置檢測器17時，光斑位置檢測17信息可采集X、Y、Z、Rx, Ry、Rz中任意兩個自由度的位置信息，此時，光電轉(zhuǎn)換器15記錄的數(shù)據(jù)信息也是二維的，比起單獨測量一個點的數(shù)據(jù)信息更加準(zhǔn)確，因此，減小了安裝誤差，從而提高了測量精度。根據(jù)本發(fā)明所作出的所有簡單的增減、改變、組合等所得到的技術(shù)方案，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于自動機(jī)械臂的位置傳感器，其特征在于， 所述位置傳感器具有主體裝置，所述主體裝置具有底板，所述底板上設(shè)置有激光瞄準(zhǔn)透鏡和二維光電位置檢測器；所述底板具有平板和傾斜板，所述平板上開設(shè)有平板通孔，所述傾斜板上具有第一孔穴和第二孔穴；在所述傾斜板的內(nèi)側(cè)面上設(shè)置光電位置探測器，所述光電位置探測器的受光位置中心對準(zhǔn)所述第二孔穴的中央；在所述傾斜板內(nèi)側(cè)面上還開設(shè)有定位溝槽，所述第二孔穴開設(shè)在所述定位溝槽上，所述光電位置探測器設(shè)置在所述定位溝槽內(nèi)；在所述傾斜板的外側(cè)面上還安裝有擋板，在所述擋板上開設(shè)有第三孔穴和第四孔穴，所述第三孔穴的中心對準(zhǔn)所述第一孔穴的中心，所述第四孔穴的中心對準(zhǔn)所述二孔穴的中心； 所述自動機(jī)械臂包括轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)臂，所述位置傳感器的所述主體裝置設(shè)置在所述轉(zhuǎn)臂上，所述位置傳感器的所述反射裝置設(shè)置在所述轉(zhuǎn)軸上；所述自動機(jī)械臂還包括主控裝置，所述主控裝置通過所述位置傳感器傳輸?shù)奈恢眯盘?，判斷所述轉(zhuǎn)軸與所述轉(zhuǎn)臂之間的位置關(guān)系，并根據(jù)所述位置關(guān)系，對轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)臂進(jìn)行控制； 所述光電位置探測器接收安裝在所述轉(zhuǎn)軸上的反射裝置反射的平行光束；所述反射裝置平行反射所述激光瞄準(zhǔn)透鏡發(fā)出的激光光束；所述反射裝置具有基座，所述基座一端固定在基臺上，所述基座的另一端設(shè)置有固定孔，所述固定孔內(nèi)安裝有能反射平行光束的棱錐反射鏡；所述基座一端到另一端貫穿有第五孔穴和第六孔穴，所述第五孔穴和第六孔穴均與所述固定孔貫通；所述第五孔穴能穿過所述激光瞄準(zhǔn)透鏡發(fā)出的激光光束，所述第六孔穴能接收棱錐反射鏡平行反射激光瞄準(zhǔn)透鏡發(fā)出的激光光束；所述基座通過端面設(shè)置的凸緣盤固定安裝在基臺上；所述光電位置探測器電連接有進(jìn)行光電信號轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換器； 所述底板還具有補(bǔ)償板，所述補(bǔ)償板具有不動板以及一端與所述不動板固定連接的可動板，所述可動板的可動端穿過平板的平板通孔、并且不動板固定在平板上，所述可動板的可動端固定連接有定位塊；所述定位塊設(shè)置有定位孔，所述定位孔內(nèi)安裝有激光瞄準(zhǔn)透鏡，所述激光瞄準(zhǔn)透鏡的發(fā)射端對準(zhǔn)所述第一孔穴；所述定位塊的其中一個側(cè)面設(shè)置有與所述定位孔的軸向中心線平行的一條縫隙，所述縫隙與定位孔貫通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的位置傳感器，其特征在于，所述位置傳感器的所述反射裝置具有多個，所述多個反射裝置均勻地設(shè)置在所述轉(zhuǎn)軸的圓周上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的位置傳感器，其特征在于，所述反射裝置為6個。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于自動機(jī)械臂的位置傳感器，所述位置傳感器具有主體裝置和反射裝置，所述主體裝置具有底板，所述底板上設(shè)置有激光瞄準(zhǔn)透鏡和二維光電位置檢測器；所述自動機(jī)械臂包括轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)臂，所述位置傳感器的所述主體裝置設(shè)置在所述轉(zhuǎn)臂上，所述位置傳感器的所述反射裝置設(shè)置在所述轉(zhuǎn)軸上；所述自動機(jī)械臂還包括主控裝置，所述主控裝置通過所述位置傳感器傳輸?shù)奈恢眯盘?，判斷所述轉(zhuǎn)軸與所述轉(zhuǎn)臂之間的位置關(guān)系，并根據(jù)所述位置關(guān)系，對轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)臂進(jìn)行控制；所述光電位置探測器接收安裝在所述轉(zhuǎn)軸上的反射裝置反射的平行光束；所述反射裝置平行反射所述激光瞄準(zhǔn)透鏡發(fā)出的激光光束。
文檔編號G01B11/00GK102829722SQ20121031193
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者周維杭, 王丙祥 申請人:江蘇建威電子科技有限公司