智能柜的三维定位机构的光电缺口定位交叉校验方法与流程

本发明涉及定位方法技术领域，尤其涉及一种智能柜的三维定位机构的光电缺口定位交叉校验方法。

背景技术：

目前安装在智能信包箱或智能快递柜中的三维定位机构，多是通过伺服电机实现托盘的定位。伺服电机系统复杂，成本非常高，且整体体积和重量都很大，非常不便于装配，且在使用过程中对环境要求较高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种可简单、方便的解决移动过程中因机构抖动、震动等原因引起的计数异常，实现精准定位的智能柜的三维定位机构的光电缺口定位交叉校验方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：本发明公开了一种智能柜的三维定位机构的光电缺口定位交叉校验方法，其特征在于包括如下步骤：

当x轴光电开关模块自原点即远离x轴行程开关向远离原点方向移动过程中，在x轴光电开关模块通过x轴导轨上的第一定位缺口时，x轴光电开关模块中的第一光电开关会先经过第一定位缺口，第一光电开关形成通路呈现高电平，此时由于第二光电开关还未达到第一定位缺口位置仍属于断开的低电平状态；x轴光电开关模块继续向远离原点方向移动，第一光电开关通过第一定位缺口后断开呈现低电平，当第二光电开关移动到第一定位缺口处时，第二光电开关形成通路呈现高电平，而此时第一光电开关还未移动到第二定位缺口仍然呈现低电平状态；至此，随着x轴光电开关模块的移动，使第一光电开关完成一次由高到低的电平变化、第二光电开关完成一次由低到高的电平变化，此时控制单元中对应位置坐标信息加1；同理，若x轴光电开关模块自远离原点方向向原点移动时，随着x轴光电开关模块的移动，使第二光电开关完成一次由高到低的电平变化、第一光电开关完成一次由低到高的电平变化，此时控制单元中对应位置坐标信息在原值基础上减1；第一光电开关与第二光电开关的间距为第一定位缺口和第二定位缺口距离的一半，且开孔大小小于第一光电开关与第二光电开关的间距。

进一步的技术方案在于：所述三维定位机构包括运动支架和控制单元，所述运动支架包块x轴导轨和y轴导轨，所述x轴导轨相对的固定在智能柜的上下两侧，所述y轴导轨竖直设置且通过连接板与所述x轴导轨上的x轴驱动装置连接，所述y轴导轨在所述x轴驱动装置的带动下能够沿所述x轴导轨运动；所述y轴导轨上设置有y轴驱动装置，托盘支架固定在所述y轴驱动装置上，托盘支架在所述y轴驱动装置的作用下能够沿y轴上下运动；z轴驱动装置固定在所述托盘支架上，托盘固定在所述z轴驱动装置上，所述托盘在所述z轴驱动装置的驱动作用下能够沿z轴运动，所述x轴驱动装置、y轴驱动装置以及z轴驱动装置在控制单元的控制下进行运动，通过x轴驱动装置、y轴驱动装置以及z轴驱动装置的运动驱动所述托盘至目标位置。

进一步的技术方案在于：所述x轴驱动装置设置在柜体底部的x轴导轨上，包括x轴直流电机、x轴主传动轮、x轴从动轮、x轴传动带、一对x轴光电开关模块和一个x轴行程开关，其中x轴直流电机、x轴主传动轮、x轴行程开关安装在底部的x轴导轨的同一端，x轴从动轮安装在底部x轴导轨的另一端，x轴主传动轮安装在x轴直流电机的转子上，x轴主传动轮与x轴从动轮通过x轴传动带相连接，进行传动；y轴导轨的下端与x轴传动带固定连接，y轴导轨通过所述x轴直流电机驱动实现水平左右移动，x轴光电开关模块安装在右侧y轴导轨底部并嵌套在底部的x轴导轨上，使之可以与右侧y轴导轨实现联动，同时在控制单元中将x轴行程开关的位置坐标设为x轴导轨原点坐标0。

进一步的技术方案在于：所述y轴驱动装置设置在所述y轴底部的固定板上，所述y轴驱动装置包括y轴直流电机、y轴主传动轮、y轴第一传动轴、y轴第二传动轴、y轴第一从动轮组、y轴第二从动轮组、y轴第一传动带、y轴第二传动带、一对y轴光电开关模块和一个y轴行程开关，其中y轴直流电机、y轴主传动轮、y轴第一传动轴、y轴第一从动轮组、y轴第一传动带安装在柜体底部的固定板上，y轴主传动轮安装在y轴直流电机的转子上，y轴行程开关安装在右侧y轴导轨的底端，y轴第二从动轮组安装在y轴导轨顶端，y轴主传动轮通过y轴第一传动带和y轴第一从动轮组中的中轮相连接，y轴第一从动轮组和y轴第二从动轮组通过两条y轴第二传动带相连接，在y轴第二传动带上安装固定着托盘支架，通过y轴直流电机的驱动使托盘支架实现上下垂直移动，y轴光电开关模块安装在托盘支架中部并嵌套在右侧y轴导轨上，使之与托盘支架实现联动，同时在控制单元中将y轴行程开关的位置坐标设为y轴导轨原点坐标0。

进一步的技术方案在于：所述z轴驱动装置设置在所述托盘支架上，所述z轴驱动装置包括z轴直流电机、z轴主传动轮、z轴从动轮、z轴传动带、一个微动开关和一个z轴行程开关，z轴主传动轮安装在z轴直流电机的动力输出端上，z轴直流电机、z轴主传动轮和微动开关安装在托盘支架的后端，z轴从动轮和z轴行程开关在托盘支架的前端，z轴主传动轮通过z轴传动带与z轴从动轮相连接，在z轴传动带上固定有托盘，通过z轴直流电机驱动使托盘实现水平前后移动，同时在控制单元中将微动开关的位置坐标设为z轴原点坐标0，将z轴行程开关位置坐标设为z轴坐标1。

进一步的技术方案在于：所述x轴光电开关模块包括固定座以及连接在所述固定座下侧的第一光电开关和第二光电开关，与所述第一光电开关和第二光电开关相对应的所述x轴导轨上等间隔的设置有若干个第一定位缺口和第二定位缺口，且所述第一定位缺口的深度大于所述第二定位缺口的深度。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：通过可校验的光电模组设计来规避机构运动中的抖动、震动等其它因素造成的误判，使其测量结果更准确；

此外，所述定位机构中x轴、y轴的传动机构都固定在智能柜底部，最小化的减少机构负重，使用功率较小电机来驱动结构，以降低整体功耗和成本；

通过光电开关、带缺口的导轨、行程开关、微动开关的组合实现托盘的精确定位，避免因使用复杂驱动系统而产生的高额成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例中所述三维定位机构的结构示意图；

图2是本发明实施例中所述三维定位机构的结构示意图；

图3是本发明实施例中所述x轴光电开关模块与导轨的配合结构示意图；

图4是本发明实施例中托盘断电开机复位逻辑图；

图5是本发明实施例中托盘定向移动操作逻辑图；

其中：1、控制单元；21、x轴导轨；211、第一定位缺口；212、第二定位缺口；22、y轴导轨；31、x轴直流电机；32、x轴主传动轮；33、x轴从动轮；34、x轴传动带；35、x轴光电开关模块；351、第一光电开关；352、第二光电开关；36、x轴行程开关；41、y轴直流电机；42、y轴主传动轮；431、y轴第一传动轴；432、y轴第二传动轴；441、y轴第一从动轮组；442、y轴第二从动轮组；451、y轴第一传动带；452、y轴第二传动带；46、y轴光电开关模块；47、x轴行程开关；51、z轴直流电机；52、z轴主传动轮；53、z轴从动轮；54、z轴传动带；55、微动开关；56、z轴行程开关；6、托盘支架；7、托盘。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1-图2所示，本发明实施例公开了一种智能柜的三维定位机构，包括运动支架和控制单元1，所述运动支架包块x轴导轨21和y轴导轨22；所述x轴导轨21相对的固定在智能柜的上下两侧，所述y轴导轨22竖直设置且通过连接板与所述x轴导轨21上的x轴驱动装置连接，所述y轴导轨22在所述x轴驱动装置的带动下能够沿所述x轴导轨21运动；所述y轴导轨22上设置有y轴驱动装置，托盘支架6固定在所述y轴驱动装置上，托盘支架6在所述y轴驱动装置的作用下能够沿y轴上下运动；z轴驱动装置固定在所述托盘支架6上，托盘7固定在所述z轴驱动装置上，所述托盘7在所述z轴驱动装置的驱动作用下能够沿z轴运动，所述x轴驱动装置、y轴驱动装置以及z轴驱动装置在控制单元1的控制下进行运动，通过x轴驱动装置、y轴驱动装置以及z轴驱动装置的运动驱动所述托盘7至目标位置。

如图1-2所示，所述x轴驱动装置设置在柜体底部的x轴导轨21上，包括x轴直流电机31、x轴主传动轮32、x轴从动轮33、x轴传动带34、一对x轴光电开关模块35和一个x轴行程开关36。其中x轴直流电机31、x轴主传动轮32、x轴行程开关36安装在底部的x轴导轨21的同一端，x轴从动轮33安装在底部x轴导轨21的另一端，x轴主传动轮32安装在x轴直流电机31的转子上，x轴主传动轮32与x轴从动轮33通过x轴传动带34相连接，进行传动；y轴导轨22的下端与x轴传动带34固定连接，y轴导轨22通过所述x轴直流电机31驱动实现水平左右移动，x轴光电开关模块35安装在右侧y轴导轨22底部并嵌套在底部的x轴导轨21上，使之可以与右侧y轴导轨22实现联动，同时在控制单元1中将x轴行程开关36的位置坐标设为x轴导轨原点坐标0。

如图1-2所示，所述y轴驱动装置设置在所述y轴底部22的固定板上，所述y轴驱动装置包括y轴直流电机41、y轴主传动轮42、y轴第一传动轴431、y轴第二传动轴432、y轴第一从动轮组441、y轴第二从动轮组442、y轴第一传动带451、y轴第二传动带452、一对y轴光电开关模块46和一个y轴行程开关47。其中y轴直流电机41、y轴主传动轮42、y轴第一传动轴431、y轴第一从动轮组441、y轴第一传动带451安装在柜体底部的固定板上，y轴主传动轮42安装在y轴直流电机41的转子上，y轴行程开关47安装在右侧y轴导轨22的底端，y轴第二从动轮组432安装在y轴导轨22顶端，y轴主传动轮42通过y轴第一传动带431和y轴第一从动轮组441中的中轮相连接，y轴第一从动轮组441和y轴第二从动轮组442通过两条y轴第二传动带452相连接，在y轴第二传动带452上安装固定着托盘支架6，通过y轴直流电机的驱动使托盘支架6实现上下垂直移动；y轴光电开关模块46安装在托盘支架6中部并嵌套在右侧y轴导轨22上，使之与托盘支架6实现联动，同时在控制单元中1将y轴行程开关47的位置坐标设为y轴导轨原点坐标0。

如图1-2所示，所述z轴驱动装置设置在所述托盘支架6上，所述z轴驱动装置包括z轴直流电机51、z轴主传动轮52、z轴从动轮53、z轴传动带54、一个微动开关55和一个z轴行程开关56，z轴主传动轮52安装在z轴直流电机51的动力输出端上；z轴直流电机51、z轴主传动轮52和微动开关55安装在托盘支架6的后端，z轴从动轮53和z轴行程开关56安装在托盘支架6的前端，z轴主传动轮52通过z轴传动带54与z轴从动轮53相连接，在z轴传动带54上固定有托盘7；通过z轴直流电机51驱动使托盘7实现水平前后移动，同时在控制单元1中将微动开关55的位置坐标设为z轴原点坐标0，将z轴行程开关56位置坐标设为z轴坐标1。

如图3所示，所述x轴光电开关模块35包括固定座以及连接在所述固定座下侧的第一光电开关351和第二光电开关352。与所述第一光电开关351和第二光电开关352相对应的所述x轴导轨21上等间隔的设置有若干个第一定位缺口211和第二定位缺口212，且所述第一定位缺口211与所述第二定位缺口212的间距为所述第一光电开关351和第二光电开关352间距的一倍，且所述x轴导轨上设置的若干个第一定位缺口211和第二定位缺口的开孔宽度远小于第一光电开关351和第二光电开关352之间的间距。

如图3所示具备校验功能的光电开关模块的工作原理如下：

当x轴光电开关模块35自原点即x轴行程开关36向远离原点方向移动过程中，在x轴光电开关模块35通过x轴导轨21上的第一定位缺口211时，x轴光电开关模块35中的第一光电开关351会先经过第一定位缺口211，第一光电开关351形成通路呈现高电平，此时由于第二光电开关352还未达到第一定位缺口211位置仍属于断开的低电平状态；x轴光电开关模块35继续向远离原点方向移动，第一光电开关351通过第一定位缺口211后断开呈现低电平，当第二光电开关352移动到第一定位缺口211处时，第二光电开关352形成通路呈现高电平，而此时第一光电开关351还未移动到第二定位缺口212仍然呈现低电平状态；至此，随着x轴光电开关模块的移动，使第一光电开关351完成一次由高到低的电平变化、第二光电开关352完成一次由低到高的电平变化，此时控制单元1中对应位置坐标信息加1；同理，若x轴光电开关模块向原点方向移动时，随着x轴光电开关模块35的移动，使第二光电开关352完成一次由高到低的电平变化、第一光电开关351完成一次由低到高的电平变化，此时控制单元1中对应位置坐标信息在原值基础上减1；第一光电开关351与第二光电开关352的间距为第一定位缺口211和第二定位缺口212距离的一半，且开孔大小小于第一光电开关351与第二光电开关352的间距。

如图4所示，所述定位机构断电开机时的复位逻辑如下：定位机构每次重新加电后，控制单元1首先给z轴直流电机51下达一个反向运动指令，使托盘7向微动开关方向运动，当微动开关55呈现高电平时，停止z轴的运动，并在控制单元1将z轴上当前的位置坐标置0。然后控制单元1再向x轴直流电机31和y轴直流电机41下达反向运动指令，使它们均向原点方向运动，当x轴行程开关36、y轴行程开关47呈现高电平时，停止x轴、y轴的运动，并在控制单元1中将x轴、y轴上的当前位置坐标置0；x轴、y轴、z轴坐标均置0时，托盘7复位动作完成。

如图5所示，通过三维立体定位机构实现将托盘7自坐标（3，16，1）向坐标（2，40，1）移动的操作如下：

控制单元1根据托盘7的当前坐标（3，16，1）和目的坐标（2，40，1），计算出x轴应向反向移动一位置单位，y轴应正向移动24单位，因所述定位机构在x轴、y轴移动时应确保托盘7处在z轴原点位置，则最终托盘7操作为：移动前先将托盘7归位，控制单元1先向z轴直流电机51下达一个反向运动指令，托盘7在z轴传动带54的带动下向微动开关55位置移动，直至托盘7触动微动开关55到达原点时停止。然后控制单元1同时向x轴直流电机31下达一个反正运动1单位的指令，向y轴直流电机41下达一个正向运动24单位的指令，x轴直流电机31、y轴直流电机41同时运动使托盘7先到达坐标（2，40，0），然后控制单元再向z轴直流电机51下达一个正向移动1单位的指令，将托盘7正向推出，使托盘7到达目的坐标（2，40，1），托盘7的移动操作完成。