CN105184813B - 一种运动物体二维轨迹追踪机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种运动物体二维轨迹追踪机构，其包括：机架、多点红外采集装置、机械手装置以及驱动装置，其中，多点红外采集装置可移动地设置在机架内部下方，用于捕捉运动物体的运动轨迹；机械手装置固定设置在机架上，并且可升降地位于多点红外采集装置的上方，用于将物件压制在多点红外采集装置上；驱动装置固定设置在机架上，用于驱动机械手装置，本发明操作简单，捕捉轨迹更精确，工作效率更高。

Description

一种运动物体二维轨迹追踪机构
技术领域
本发明涉及一种运动物体二维轨迹追踪机构。
背景技术
运动物体二维轨迹的研究主要应用于产品布局优化领域。产品布局优化的理论已经广泛的应用于企业的生产和人们的生活中，在工业机械生产领域，合理布局设计可以减少制造成本、提高性能、减少运输成本等，在城市建设规划领域，合理的布局可以节约土地资源，减少城市污染。
现有技术中，运用物理学中力学与运动学的原理及产品布局优化方法，有人提出了凸壳+橡皮筋拟比方法，该方法广泛应用于产品布局设计中，并开发出了模拟***和实验平台。但是，凸壳+橡皮筋拟比方法大多数都是利用高速摄像仪捕捉运动轨迹，然后采用人工捕捉点画轨迹图，而人工画的轨迹图误差较大，效率低。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种操作简单，捕捉轨迹更精确，工作效率更高的运动物体二维轨迹追踪机构。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：一种运动物体二维轨迹追踪机构，其包括：机架、多点红外采集装置、机械手装置、以及驱动装置，其中，多点红外采集装置可移动地设置在机架内部下方，用于捕捉运动物体的运动轨迹；机械手装置固定设置在机架上，并且可升降地位于多点红外采集装置的上方，用于将物件压制在多点红外采集装置上；驱动装置固定设置在机架上，用于驱动机械手装置。
此外，本发明还提供如下附属技术方案：
所述机架的两侧分别设置一根竖直的连接板，该对连接板与所述机械手装置相互固定连接。
所述多点红外采集装置包括多点红外采集器，和支撑该多点红外采集器的支撑架。
所述机械手装置包括与所述机架相互固定连接，并且可进行升降运动的两个滚轴丝杆、位于所述多点红外采集装置正上方的压板、连接滚轴丝杆和压板的两个压板夹具、固定安装在压板下方的多个压杆、分别固定安装在压杆下端的多个缓冲件。
所述驱动装置包括联轴器、伺服电机、以及伺服控制器，所述机械手装置通过联轴器与伺服电机相互连接，伺服控制器可控制伺服电机按设定速度驱动所述机械手装置。
相比于现有技术，本发明的优势在于：揭示了一种运动物体二维轨迹追踪机构，该机构操作简单，综合运用物理学、人工智能、机械结构优化设计原理和PLC程序设计等方法，使得捕捉轨迹更精确，解决了传统手绘轨迹所带来的误差问题，提高了工作效率，并且增大了研究方向，能在保证产品各项性能要求的前提下，通过空间的压缩获得最优的产品布局。
附图说明
图1是本发明的运动物体二维轨迹追踪机构的结构示意图。
图2是图1中机架的结构示意图。
图3是图1中多点红外采集装置的结构示意图。
图4是图1中机械手装置的结构示意图。
图5是图1中驱动装置和滚轴丝杆的结构示意图。
附图标记：1-机架，2-支撑架，3-多点红外采集器，4-运动物体，5-压板，6-滚轴丝杆，7-压板夹具，8-压杆，9-缓冲件，10-联轴器，11-伺服电机，20-连接板。
具体实施方式
以下结合较佳实施例及其附图对本发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。
参照图1，其所示的是运动物体二维轨迹追踪机构，该机构主要用于追踪运动物体4的二维轨迹，并进行产品布局优化。由图示可知，本发明的机构包括机架1、多点红外采集装置、机械手装置、以及驱动装置，其中，多点红外采集装置可移动地设置在机架1内部下方，用于捕捉运动物体4的运动轨迹；机械手装置固定设置在机架1上，并且是可升降地位于多点红外采集装置的上方，用于将物件压制在多点红外采集装置上；驱动装置固定设置在机架1上，用于驱动机械手装置发生升降运动。
结合图2，机架1呈对称结构，由方通和合金板焊接合成，机架1的两侧分别设置一根竖直的连接板20，该对连接板20与机械手装置相互固定连接。为提高检测精密度，两根连接板20须保证与水平面保持绝对90°垂直。
结合图3，多点红外采集装置包括多点红外采集器3，和支撑该多点红外采集器3的支撑架2，多点红外采集器3可以同时对多个物体运动轨迹进行捕捉，同时可以将数据导出做下一步分析。
结合图4，机械手装置包括两个滚轴丝杆6、压板5、两个压板夹具7、多个压杆8、以及多个缓冲件9，具体地，两个滚轴丝杆6分别与机架1两侧的连接板相互固定连接，压板5呈水平地位于多点红外采集器3的正上方，两个滚轴丝杆6分别通过压板夹具7与压板5相互固定连接，并且可带动压板5发生升降运动，多个压杆8固定安装在压板5的下端，缓冲件9固定安装在压杆8的下方，压杆8和缓冲件9可随着压板5发生升降运动。在压杆8的下端安装缓冲件9有利于在压制物块时候避免因硬性碰撞损坏多点红外采集器3。
结合图5，驱动装置包括两个联轴器10、两个伺服电机11、以及伺服控制器(图未示)，机械手装置的两个滚轴丝杆6分别通过两个联轴器10与两个伺服电机11相互连接，伺服控制器为单片机控制***，对两个伺服电机11起到同步运动设计，使得两个滚轴丝杆6同步升降，保证压板5在升降过程中保持水平状态。
本发明的检测物块选为尼龙物块，该机构的工作工程大致为：先使橡皮筋在铁钩的作用下拉伸足够大的空间，再将要研究的尼龙物块放在橡皮筋拉伸的空间内；启动驱动装置，驱动装置驱动滚轴丝杆6下降，滚轴丝杆6带动压板5、压杆8和缓冲件9下降；当缓冲件9将尼龙物块压制后放开铁钩使橡皮筋全部抱住尼龙物块，由于尼龙物块在缓冲件9的压制下静止不动，在规定的时间后，驱动装置驱动滚轴丝杆6上升，滚轴丝杆6会按照设定的程序上升指定高度，这时尼龙物块在橡皮筋的拉力下向中间靠拢，多点红外采集器3可以捕捉物块运动轨迹，之后导出数据进行研究。检测物块为其他物块时，检测过程与上述类似。
综上所述，本发明的运动物体二维轨迹追踪机构操作简单，综合运用物理学、人工智能、机械结构优化设计原理和PLC程序设计等方法，使得捕捉轨迹更精确，解决了传统手绘轨迹所带来的误差问题，提高了工作效率，并且增大了研究方向，能在保证产品各项性能要求的前提下，通过空间的压缩获得最优的产品布局。
需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种运动物体二维轨迹追踪机构，其特征在于其包括：机架、多点红外采集装置、机械手装置以及驱动装置，其中，
多点红外采集装置可移动地设置在机架内部下方，用于捕捉运动物体的运动轨迹；该多点红外采集装置包括多点红外采集器，和支撑该多点红外采集器的支撑架；
机械手装置固定设置在机架上，并且可升降地位于多点红外采集装置的上方，用于将物件压制在多点红外采集装置上；该机械手装置包括与机架相互固定连接，并且可进行升降运动的两个滚轴丝杆、位于所述多点红外采集装置正上方的压板、连接滚轴丝杆和压板的两个压板夹具、固定安装在压板下方的多个压杆、以及分别固定安装在压杆下端的多个缓冲件；
驱动装置固定设置在机架上，用于驱动机械手装置；该驱动装置包括联轴器、伺服电机、以及伺服控制器，所述机械手装置通过联轴器与伺服电机相互连接，伺服控制器可控制伺服电机按设定速度驱动所述机械手装置。
2.根据权利要求1所述的运动物体二维轨迹追踪机构，其特征在于，所述机架的两侧分别设置一根竖直的连接板，该对连接板与所述机械手装置相互固定连接。
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