CN114136885A - 一种可调式光学限位机构和限位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可调式光学限位机构和限位方法，包括底座，底座上设有竖直布置的直线电机，直线电机的输出块上通过连接座设有光学平台，光学平台的下方设有第一激光光路和第二激光光路；第一激光光路沿光学平台的运动方向布置，第二激光光路垂直于光学平台的运动方向布置；光学平台的底部连接有与第二激光光路垂直的挡板，挡板能够阻断第二激光光路，挡板的高度能够调节；直线电机上设有锁止装置，第一激光光路和第二激光光路通过主工作电路与锁止装置连接，主工作电路可以控制锁止装置的工作。本发明能够通过多重光路判断光学平台的实际工作情况，提高工作时的准确性。

Description

一种可调式光学限位机构和限位方法
技术领域
本发明涉及图像采集设备技术领域，具体涉及一种可调式光学限位机构和限位方法。
背景技术
随着现代科技的发展,计算机图形图像等技术被应用于越来越多的行业中，在某些特定的技术领域中(例如证物识别和考古工作中)，数字技术的引入更是为行业带来飞跃性的发展。实际应用中由于不同的文物具有不同的形状和尺寸，需要根据实际使用需求随时调节图像采集设备的位置、高度、角度等。为了保证这些调节设备工作时的稳定性和使用寿命，需要设定图像采集设备的运动极限位置。现有的这类设备需要设置大量的传感器，线路布设起来复杂，且工作时的准确性不够。
为解决上述问题，本申请人此前以“一种可调式光学限位机构”申请过一个实用新型专利(申请号为CN202120076539.0)，该专利公开了的光学限位机构利用在滑块上设置的挡板，来判断滑块是否运动至极限位置，从而使滑块停止。但是在实际应用中发现，实际工作时该限位机构容易产生一些误操作(例如在非工作状态下激光光路断开时也会突然停机)，从而导致应用起来不方便。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的缺点，本发明提供一种可调式光学限位机构，具体方案如下：
一种可调式光学限位机构，包括底座，所述底座上设有竖直布置的直线电机，所述直线电机的输出块上通过连接座设有光学平台，所述光学平台的下方设有第一激光光路和第二激光光路；所述第一激光光路沿所述光学平台的运动方向布置，所述第二激光光路垂直于所述光学平台的运动方向布置；所述光学平台的底部连接有与所述第二激光光路垂直的挡板，所述挡板能够阻断所述第二激光光路，所述挡板的高度能够调节；
所述直线电机上设有锁止装置，所述第一激光光路和所述第二激光光路通过主工作电路与所述锁止装置连接，所述主工作电路可以控制所述锁止装置的工作。
进一步地，所述底座上位于所述光学平台的正下方竖直设有微型激光测距仪，所述微型激光测距仪的测量轨迹即构成所述第一激光光路a。
进一步地，所述光学平台的正下方设有激光发射头和激光接收器，所述激光发射头与所述激光接收器分别位于所述挡板所在竖直面的两侧，所述激光发射头和所述激光接收器之间的激光轨迹即构成所述第二激光光路b。
进一步地，所述激光发射头和所述激光接收器均竖直设于所述底座上，所述底座上通过支架设有第一镜片和第二镜片；所述第一镜片位于所述激光发射头的正上方，所述第二镜片位于所述激光接收器的正上方；所述激光发射头的发射光路与所述第一镜片所在平面的夹角为四十五度，所述激光接收器的接收光路与所述第二镜片所在平面的夹角为四十五度，所述第一镜片和所述第二镜片的反射面相对布置且所述第一镜片和所述第二镜片相对于所述挡板所在平面对称设置；
所述支架的高度可调。
进一步地，所述挡板上开设有若干均匀间隔的通孔，所述第二激光光路b能够穿过所述通孔，所述通孔的数量至少为三个。
进一步地，所述通孔的数量为三个。
进一步地，所述主工作电路包括第一采集电路和第二采集电路，所述第一采集电路与所述微型激光测距仪连接，所述第一采集电路用于采集所述微型激光测距仪的测量结果；所述第一采集电路连接有第一判断电路，所述第一判断电路用于判断所述微型激光测距仪的测量结果是否在阈值范围内；
所述第二采集电路与所述激光接收器连接，所述第二采集电路用于采集所述激光接收器收到的信号；所述第二采集电路连接有第二判断电路，所述第二判断电路用于判断所述激光接收器接收到第一个信号和第二个信号之间的时间间隔是否等于所述激光接收器接收到第二个信号和第三个信号之间的时间间隔；
所述第一判断电路和所述第二判断电路连接有控制电路，所述控制电路与所述锁止装置连接，所述控制电路用于控制所述锁止装置工作。
进一步地，所述第二判断电路包括记录单元、计算单元以及比对单元，所述记录单元用于记录所述激光接收器收到每一个信号的时间，所述计算单元用于计算相邻两个信号的时间差，所述比对单元用于将两个时间差进行比对。
一种可调式光学限位方法，包括以下步骤：
Step1、判断光学平台的底面与底座的距离是否在阈值内，若是进行Step2，若否进行Step4；
Step2、判断挡板是否阻断第二激光光路，若是进行Step4，若否进行Step3；
Step3、锁止装置不工作；
Step4、锁止装置工作。
一种光学限位方法，包括以下步骤：
Step1、判断光学平台的底面与底座的距离是否在阈值内，若是进行Step2，若否进行Step5；
Step2、判断挡板是否阻断第二激光光路，若是进行Step3，若否进行Step4；
Step3、判断光学平台是否匀速升降，若是进行Step4，若否进行Step5；
Step4、锁止装置不工作；
Step5、锁止装置工作。
本发明的有益效果在于：
本发明提出的一种可调式光学限位机构及限位方法，能够通过多重光路判断光学平台的实际工作情况，提高工作时的准确性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图，
图2为本发明主工作电路的连接示意图，
图3为本发明限位方法的步骤示意图，
图4为本发明另一些实施例的结构示意图，
图5为本发明再一些实施例挡板的结构示意图，
图6为本发明再一些实施例主工作电路的连接示意图，
图7为本发明再一些实施例的限位方法的步骤示意图。
附图序号及名称：1、底座，2、直线电机，3、光学平台，4、挡板，5、锁止装置，6、微型激光测距仪，7、激光发射头，8、激光接收器，9、支架，10、第一镜片，11、第二镜片，12、第一采集电路，13、第二采集电路，14、第一判断电路，15、第二判断电路，1501、记录单元，1502、计算单元，1503、比对单元，16、控制电路，a、第一激光光路，b、第二激光光路。
具体实施方式
为详细说明本发明之技术内容、构造特征、所达成目的及功效，以下兹例举实施例并配合附图详予说明。
如图1所示，本发明公开的一种可调式光学限位机构，包括底座1，底座1上设有竖直布置的直线电机2，直线电机2的输出块上通过连接座设有光学平台3。底座1上位于光学平台3的正下方竖直设有微型激光测距仪6，微型激光测距仪6的测量轨迹构成第一激光光路a。光学平台3的正下方设有激光发射头7和激光接收器8，激光发射头7与激光接收器8分别位于挡板4所在竖直面的两侧，激光发射头7和激光接收器8之间的激光轨迹构成第二激光光路b。
第一激光光路a沿光学平台3的运动方向布置，第二激光光路b垂直于光学平台3的运动方向布置；光学平台3的底部连接有与第二激光光路b垂直的挡板4，挡板4能够阻断第二激光光路b，挡板4的高度能够调节；
直线电机2上设有锁止装置5，第一激光光路a和第二激光光路b通过主工作电路与锁止装置连接，主工作电路可以控制锁止装置5的工作。
参照图2，主工作电路包括第一采集电路12，第一采集电路12与微型激光测距仪6连接，第一采集电路12用于采集微型激光测距仪6的测量结果；第一采集电路12连接有第一判断电路14，第一判断电路14用于判断微型激光测距仪6的测量结果是否在阈值范围内。如果测量结果在阈值范围内，说明此事平台处于工作状态，此时利用单片机根据第二激光光路是否连通来控制锁止装置是否工作。
结合图3，上述可调式光学限位机构的限位方法，包括以下步骤：
Step1、判断光学平台的底面与底座的距离是否在阈值内，若是进行Step2，若否进行Step4；
Step2、判断挡板是否阻断第二激光光路，若是进行Step4，若否进行Step3；
Step3、锁止装置不工作；
Step4、锁止装置工作。
如图4，在本申请的另一些实施例中，激光发射头7和激光接收器8均竖直设于底座1上，底座1上通过高度可调的支架9设有第一镜片10和第二镜片11；第一镜片10位于激光发射头7的正上方，第二镜片11位于激光接收器8的正上方；激光发射头7的发射光路与第一镜片10所在平面的夹角为四十五度，激光接收器8的接收光路与第二镜片11所在平面的夹角为四十五度，第一镜片10和第二镜片11的反射面相对布置且第一镜片10和第二镜片11相对于挡板4所在平面对称设置。
本实施例的限位机构将激光发射头和激光接收器竖直向上地安装在底座上，通过两个镜片获得水平的第二激光光路，保证工作过程中第二激光光路的稳定性；又镜片的高度可以调节，配合高度可调的挡板，可以获得更大的极限位置的调整范围，扩大本申请的适用范围。
如图5，在本申请的再一些实施例中，挡板4上开设有三个均匀间隔的通孔，第二激光光路b能够穿过通孔。
如图6，主工作电路还包括第二采集电路13，第二采集电路13与激光接收器8连接，第二采集电路13用于采集激光接收器8收到的信号；第二采集电路13连接有第二判断电路15，第二判断电路15用于判断激光接收器8接收到第一个信号和第二个信号之间的时间间隔是否等于激光接收器8接收到第二个信号和第三个信号之间的时间间隔；
第二判断电路15连接有控制电路16，控制电路16与锁止装置5连接，控制电路16用于控制锁止装置5工作。
第二判断电路15包括记录单元1501、计算单元1502以及比对单元1503，记录单元1501用于记录激光接收器8收到每一个信号的时间，计算单元1502用于计算相邻两个信号的时间差，比对单元1503用于将两个时间差进行比对。
结合图7，本实施例的可调式光学限位机构的限位方法，包括以下步骤：
Step1、判断光学平台的底面与底座的距离是否在阈值内，若是进行Step2，若否进行Step5；
Step2、判断挡板是否阻断第二激光光路，若是进行Step3，若否进行Step4；
Step3、判断光学平台是否匀速升降，若是进行Step4，若否进行Step5；
Step4、锁止装置不工作；
Step5、锁止装置工作。
最后需要说明的是，在本实施例中，挡板的尺寸以及第二激光光路的高度设置需要保证第二激光光路处于常断状态，相对于初代产品可以有效防止工作时无意中有障碍物阻断第二激光光路会导致***直接停机，影响正常工作。
本实施例的限位机构，第二激光光路处于常断状态，只有穿过通孔时是会短暂的连通，通过三个通孔来判断光学平台在竖直方向运动(主要是下降)的速度是匀速运动(直线电机驱动，表示平台此时处于正常工作状态)还是加速运动(自由下落，表示此时直线电机断电)，只有明确判断工作状态下直线电机断电才会锁住平台的位置，避免***误操作或受到干扰时作出不必要的锁止动作。
综上，仅为本发明之较佳实施例，不以此限定本发明的保护范围，凡依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆为本发明专利涵盖的范围之内。

Claims (10)

1.一种可调式光学限位机构，其特征在于：包括底座(1)，所述底座(1)上设有竖直布置的直线电机(2)，所述直线电机(2)的输出块上通过连接座设有光学平台(3)，所述光学平台(3)的下方设有第一激光光路(a)和第二激光光路(b)；所述第一激光光路(a)沿所述光学平台(3)的运动方向布置，所述第二激光光路(b)垂直于所述光学平台(3)的运动方向布置；所述光学平台(3)的底部连接有与所述第二激光光路(b)垂直的挡板(4)，所述挡板(4)能够阻断所述第二激光光路(b)，所述挡板(4)的高度能够调节；
所述直线电机(2)上设有锁止装置(5)，所述第一激光光路(a)和所述第二激光光路(b)通过主工作电路与所述锁止装置连接，所述主工作电路可以控制所述锁止装置(5)的工作。
2.根据权利要求1所述的一种可调式光学限位机构，其特征在于：所述底座(1)上位于所述光学平台(3)的正下方竖直设有微型激光测距仪(6)，所述微型激光测距仪(6)的测量轨迹即构成所述第一激光光路(a)。
3.根据权利要求2所述的一种可调式光学限位机构，其特征在于：所述光学平台(3)的正下方设有激光发射头(7)和激光接收器(8)，所述激光发射头(7)与所述激光接收器(8)分别位于所述挡板(4)所在竖直面的两侧，所述激光发射头(7)和所述激光接收器(8)之间的激光轨迹即构成所述第二激光光路(b)。
4.根据权利要求3所述的一种可调式光学限位机构，其特征在于：所述激光发射头(7)和所述激光接收器(8)均竖直设于所述底座(1)上，所述底座(1)上通过支架(9)设有第一镜片(10)和第二镜片(11)；所述第一镜片(10)位于所述激光发射头(7)的正上方，所述第二镜片(11)位于所述激光接收器(8)的正上方；所述激光发射头(7)的发射光路与所述第一镜片(10)所在平面的夹角为四十五度，所述激光接收器(8)的接收光路与所述第二镜片(11)所在平面的夹角为四十五度，所述第一镜片(10)和所述第二镜片(11)的反射面相对布置且所述第一镜片(10)和所述第二镜片(11)相对于所述挡板(4)所在平面对称设置；
所述支架(9)的高度可调。
5.根据权利要求3所述的一种可调式光学限位机构，其特征在于：所述挡板(4)上开设有若干均匀间隔的通孔，所述第二激光光路(b)能够穿过所述通孔，所述通孔的数量至少为三个。
6.根据权利要求5所述的一种可调式光学限位机构，其特征在于：所述通孔的数量为三个。
7.根据权利要求6所述的一种可调式光学限位机构，其特征在于：所述主工作电路包括第一采集电路(12)和第二采集电路(13)，所述第一采集电路(12)与所述微型激光测距仪(6)连接，所述第一采集电路(12)用于采集所述微型激光测距仪(6)的测量结果；所述第一采集电路(12)连接有第一判断电路(14)，所述第一判断电路(14)用于判断所述微型激光测距仪(6)的测量结果是否在阈值范围内；
所述第二采集电路(13)与所述激光接收器(8)连接，所述第二采集电路(13)用于采集所述激光接收器(8)收到的信号；所述第二采集电路(13)连接有第二判断电路(15)，所述第二判断电路(15)用于判断所述激光接收器(8)接收到第一个信号和第二个信号之间的时间间隔是否等于所述激光接收器(8)接收到第二个信号和第三个信号之间的时间间隔；
所述第一判断电路(14)和所述第二判断电路(15)连接有控制电路(16)，所述控制电路(16)与所述锁止装置(5)连接，所述控制电路(16)用于控制所述锁止装置(5)工作。
8.根据权利要求7所述的一种可调式光学限位机构，其特征在于：所述第二判断电路(15)包括记录单元(1501)、计算单元(1502)以及比对单元(1503)，所述记录单元(1501)用于记录所述激光接收器(8)收到每一个信号的时间，所述计算单元(1502)用于计算相邻两个信号的时间差，所述比对单元(1503)用于将两个时间差进行比对。
9.一种可调式光学限位机构的限位方法，其特征在于，包括以下步骤：
Step1、判断光学平台的底面与底座的距离是否在阈值内，若是进行Step2，若否进行Step4；
Step2、判断挡板是否阻断第二激光光路，若是进行Step4，若否进行Step3；
Step3、锁止装置不工作；
Step4、锁止装置工作。
10.一种可调式光学限位机构的限位方法，其特征在于，包括以下步骤：
Step1、判断光学平台的底面与底座的距离是否在阈值内，若是进行Step2，若否进行Step5；
Step2、判断挡板是否阻断第二激光光路，若是进行Step3，若否进行Step4；
Step3、判断光学平台是否匀速升降，若是进行Step4，若否进行Step5；
Step4、锁止装置不工作；
Step5、锁止装置工作。
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