CN108267049A - 一种自适应激光定位装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自适应激光定位装置，包括可调三角架，可调三角架的底部装有万向轮，可调三角架的架身与圆形底座相连接，架身固定于圆形底座的中心，圆形底座上互相垂直的两个径向对称设置四个螺纹通孔，螺纹通孔位于架身的外侧，四个螺纹通孔内螺接四根调节丝杆的下端，圆形支撑板与圆形底座大小相等，圆形支撑板设有与螺纹通孔相对应的通孔，调节丝杆的上端穿过通孔连接丝杆电机的输出轴，四个丝杆电机均与圆形支撑板固定连接，圆形支撑板的中心固定安装回转电机。本发明根据激光接收标靶的反馈位置信号，单片机分别控制回转电机和丝杆电机调整激光发射器的位置和角度，实现快速而精准的自动跟踪定位。
Description
技术领域
本发明涉及自动定位技术领域，特别涉及一种自适应激光定位装置。
背景技术
精确定位技术是实现农田作业机械自动驾驶和处方农业的基础技术之一，在农业机械对靶标喷洒、精量施肥、收割测产、自动栽插等许多作业过程中都有着广泛的用途，是现代智能农业机械研究的一个重要内容。由于激光具备体积小、重量轻、速度快以及误差小等优点，在建筑行业中水平和垂直校准的应用极为广泛，但在定位方面的研究才刚起步。激光动态定位***中，激光发射器发射激光信号并自动跟踪激光接收靶标，不出现脱靶现象，是激光动态定位***正常工作的基础。而在跟踪到激光接收标靶之后，目前市面上的激光发射装置只能通过人工手动调整发射位置或角度，以达到精准定位的目的，在此过程中容易产生误差，影响定位精度，导致反复调整，效率低下。
发明内容
(一)解决的技术问题
为了解决上述问题，本发明提供了一种自适应激光定位装置，根据激光接收标靶的反馈位置信号，单片机分别控制回转电机和丝杆电机调整激光发射器的位置和角度，实现快速而精准的自动跟踪定位，为农田作业机械无人驾驶和田间数据定点采集奠定基础。
(二)技术方案
一种自适应激光定位装置，包括可调三角架，所述可调三角架的底部装有万向轮，所述可调三角架的架身与圆形底座相连接，所述架身固定于所述圆形底座的中心，所述圆形底座上互相垂直的两个径向对称设置四个螺纹通孔，所述螺纹通孔位于所述架身的外侧，四个所述螺纹通孔内螺接四根调节丝杆的下端，圆形支撑板与所述圆形底座大小相等，所述圆形支撑板设有与所述螺纹通孔相对应的通孔，所述调节丝杆的上端穿过所述通孔连接丝杆电机的输出轴，四个所述丝杆电机均与所述圆形支撑板固定连接，所述圆形支撑板的中心固定安装回转电机，所述回转电机的一侧固定安装控制箱，所述控制箱包括单片机和蓄电池，所述控制箱的顶端设有电源开关，所述回转电机的输出轴与一转轴的下端相连接，所述转轴的上端与回转台固定连接，所述回转台上安装激光发射器，所述激光发射器发射激光信号并自动跟踪激光接收标靶，并反馈所述激光接收标靶的位置信号给所述单片机，所述单片机根据反馈信号输出五路PWM脉冲信号分别控制四个所述丝杆电机和所述回转电机工作，所述丝杆电机调整所述调节丝杆在所述圆形底座和所述圆形支撑板之间的长度，所述回转电机通过所述转轴和所述回转台带动所述激光发射器来回转动，所述单片机分别与四个所述丝杆电机、所述回转电机、所述激光发射器和所述电源开关电连接，所述蓄电池与所述电源开关电连接，所述蓄电池通过所述电源开关为所述单片机、四个所述丝杆电机、所述回转电机和所述激光发射器提供工作电压。
进一步的，所述单片机选用16位单片机MC95S12DJ128。
进一步的，所述丝杆电机和所述回转电机均为步进电机，所述步进电机选用RS-380SH型步进电机。
进一步的，所述蓄电池为可充电锂电池。
作为优选，所述回转台为圆形。
(三)有益效果
本发明提供了一种自适应激光定位装置，根据激光接收标靶的反馈位置信号，单片机分别控制回转电机和丝杆电机调整激光发射器的位置和角度，实现快速而精准的自动跟踪定位，为农田作业机械无人驾驶和田间数据定点采集奠定基础，其结构简单，成本低廉，操作方便，检测精度高，响应速度快，稳定性和可靠性好，具有良好的扩展性，可广泛应用于其他测绘和定位场合。
附图说明
图1为本发明所涉及的一种自适应激光定位装置的结构示意图。
图2为本发明所涉及的一种自适应激光定位装置的***功能框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所涉及的实施例做进一步详细说明。
结合图1和图2，一种自适应激光定位装置，包括可调三角架1，可调三角架1的底部装有万向轮3，可调三角架1的架身2与圆形底座4相连接，架身2固定于圆形底座4的中心，圆形底座4上互相垂直的两个径向对称设置四个螺纹通孔5，螺纹通孔5位于架身2的外侧，四个螺纹通孔5内螺接四根调节丝杆6的下端，圆形支撑板7与圆形底座4大小相等，圆形支撑板7设有与螺纹通孔5相对应的通孔，调节丝杆6的上端穿过通孔连接丝杆电机8的输出轴，四个丝杆电机8均与圆形支撑板7固定连接，圆形支撑板7的中心固定安装回转电机9，回转电机9的一侧固定安装控制箱10，控制箱10包括单片机和蓄电池，控制箱10的顶端设有电源开关11，回转电机9的输出轴与一转轴12的下端相连接，转轴12的上端与回转台13固定连接，回转台13上安装激光发射器14，激光发射器14发射激光信号并自动跟踪激光接收标靶，并反馈激光接收标靶的位置信号给单片机，单片机根据反馈信号输出五路PWM脉冲信号分别控制四个丝杆电机8和回转电机9工作，丝杆电机8调整调节丝杆6在圆形底座4和圆形支撑板7之间的长度，回转电机9通过转轴12和回转台13带动激光发射器14来回转动，单片机分别与四个丝杆电机8、回转电机9、激光发射器14和电源开关11电连接，蓄电池与电源开关11电连接，蓄电池通过电源开关11为单片机、四个丝杆电机8、回转电机9和激光发射器14提供工作电压。
装置需要对四个丝杆电机8和一个回转电机9分别独立控制，因此单片机至少具有五个可编程的PWM通道，才能输出五路PWM脉冲控制信号。为了简化电路，降低成本，***的单片机选用16位单片机MC95S12DJ12。其内置128KB的Flash、8KB的RAM和2KB的EEPROM，具有5V输入和驱动能力，CPU工作频率可达到50MHz。29路独立的数字I/O接口，20路带中断和唤醒功能的数字I/O接口，2个8通道的10位A/D转换器，具有8通道的输入捕捉/输出比较，还具有8个可编程PWM通道。具有2个串行异步通信接口SCI，2个同步串行外设接口SPI，I2C总线和CAN功能模块等，满足设计要求。
丝杆电机8和回转电机9均为步进电机，步进电机选用RS-380SH型步进电机。单片机通过改变PWM脉冲信号的占空比和相位从而调节四个丝杆电机8和回转电机9的转速和转向，由于圆形底座4固定在架身2上，而调节丝杆6可在圆形底座4的螺纹通孔5中转动，当四个丝杆电机8的转速和转向不一致时，调节丝杆6的转速和转向也不一致，从而使得相对固定的圆形支撑板7可作任意方向和角度的微调。回转电机9通过转轴12和回转台13带动激光发射器14来回转动，实现激光发射器方向的粗调。
还可通过可调三脚架1调整激光发射器14的高度。可调三角架1底部安装的万向轮3方便移动装置，省时省力。
蓄电池为装置的各功能单元提供工作电压，为了体现节能环保的设计理念，蓄电池选用可充电锂电池，可反复使用，节约成本。
由于圆形底座4和圆形支撑板7均为圆形设计，考虑到装置的外形美观及一致性，回转台13优选也为圆形设计。
装置工作时，调整可调三角架1，通过转动万向轮3，将激光发射器14粗略的对着激光接收标靶，按下电源开关11，激光发射器14发射激光信号，同时接收激光接收标靶的反馈位置信号，送给控制箱11的单片机进行处理，单片机根据反馈信号输出五路PWM脉冲信号，分别调整回转电机9和四个丝杆电机8的转速及转向，回转电机9带动激光发射器14来回转动，进行方向上的粗调，同时四个丝杆电机8分别控制四根调节丝杆6在圆形底座4螺纹通孔5中的转速和转向，调整四根调节丝杆6在圆形底座4和圆形支撑板7之间的长度，在任意方位和角度对圆形支撑板7进行微调，从而对激光发射器14做任意方向和角度的微调，实现快速而精准的自动跟踪定位。
本发明提供了一种自适应激光定位装置，根据激光接收标靶的反馈位置信号，单片机分别控制回转电机和丝杆电机调整激光发射器的位置和角度，实现快速而精准的自动跟踪定位，为农田作业机械无人驾驶和田间数据定点采集奠定基础，其结构简单，成本低廉，操作方便，检测精度高，响应速度快，稳定性和可靠性好，具有良好的扩展性，可广泛应用于其他测绘和定位场合。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (5)
1.一种自适应激光定位装置，其特征在于：包括可调三角架，所述可调三角架的底部装有万向轮，所述可调三角架的架身与圆形底座相连接，所述架身固定于所述圆形底座的中心，所述圆形底座上互相垂直的两个径向对称设置四个螺纹通孔，所述螺纹通孔位于所述架身的外侧，四个所述螺纹通孔内螺接四根调节丝杆的下端，圆形支撑板与所述圆形底座大小相等，所述圆形支撑板设有与所述螺纹通孔相对应的通孔，所述调节丝杆的上端穿过所述通孔连接丝杆电机的输出轴，四个所述丝杆电机均与所述圆形支撑板固定连接，所述圆形支撑板的中心固定安装回转电机，所述回转电机的一侧固定安装控制箱，所述控制箱包括单片机和蓄电池，所述控制箱的顶端设有电源开关，所述回转电机的输出轴与一转轴的下端相连接，所述转轴的上端与回转台固定连接，所述回转台上安装激光发射器，所述激光发射器发射激光信号并自动跟踪激光接收标靶，并反馈所述激光接收标靶的位置信号给所述单片机，所述单片机根据反馈信号输出五路PWM脉冲信号分别控制四个所述丝杆电机和所述回转电机工作，所述丝杆电机调整所述调节丝杆在所述圆形底座和所述圆形支撑板之间的长度，所述回转电机通过所述转轴和所述回转台带动所述激光发射器来回转动，所述单片机分别与四个所述丝杆电机、所述回转电机、所述激光发射器和所述电源开关电连接，所述蓄电池与所述电源开关电连接，所述蓄电池通过所述电源开关为所述单片机、四个所述丝杆电机、所述回转电机和所述激光发射器提供工作电压。
2.根据权利要求1所述的一种自适应激光定位装置，其特征在于：所述单片机选用16位单片机MC95S12DJ128。
3.根据权利要求1所述的一种自适应激光定位装置，其特征在于：所述丝杆电机和所述回转电机均为步进电机，所述步进电机选用RS-380SH型步进电机。
4.根据权利要求1所述的一种自适应激光定位装置，其特征在于：所述蓄电池为可充电锂电池。
5.根据权利要求1所述的一种自适应激光定位装置，其特征在于：所述回转台为圆形。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111332810A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-06-26 | 扬州雷鸟机器人科技有限公司 | 一种智能装卸激光标靶装置 |
| CN114166122A (zh) * | 2021-12-02 | 2022-03-11 | 中国工程物理研究院流体物理研究所 | 一种自动调靶装置 |
| CN114838662A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-08-02 | 宝武集团鄂城钢铁有限公司 | 一种加热炉激光检测*** |
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2018
- 2018-01-22 CN CN201810057907.XA patent/CN108267049A/zh not_active Withdrawn
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