一种连续体机械臂直线距离传感器标定系统及标定方法与流程

1.本发明主要涉及传感器标定技术领域，具体涉及一种连续体机械臂直线距离传感器标定系统及标定方法。


背景技术：

2.机械臂在工业界的应用广泛，在完成物体抓取等操作任务过程中，机械臂需要准确了解自身的位置信息，用于使得机械臂末端接近目标点完成指定任务。其中位置信息的获取多数依靠内部传感器，对于直线距离的检测使用直线距离传感器。连续体机械臂对于直线距离测量的精度需求较高，但由于各类传感器在运行过程中受多个因素的影响会产生测量误差，如果不进行传感器的标定将影响后续运行和使用。对连续体机械臂的直线距离传感器进行标定可以有效提升其直线距离的测量精度，对其形态检测能力的提升巨大。
3.现有的直线距离传感器标定系统缺乏通用性，经常是一种传感器对应一种标定系统，另外用于标定的用户软件功能简单，难以胜任复杂多样的标定任务，状态显示、设置、检测控制方面的软件功能薄弱。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种结构简单、操作简便的连续体机械臂直线距离传感器标定系统及标定方法。
5.为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
6.一种连续体机械臂直线距离传感器标定系统，包括控制单元、直线滑台、光学反光板和传感器安装平台；所述光学反光板安装在直线滑台上，所述传感器安装平台安装于直线滑台的一端，所述光学反光板和传感器安装平台上的待测直线距离传感器沿直线滑台的运动方向布置；所述控制单元与所述直线滑台相连，用于控制所述直线滑台按预设位移运动，以带动直线滑台上的光学反光板直线移动；待测直线距离传感器用于检测光学反光板移动而变化的飞行时间信息，并转换成直线距离信息；所述控制单元与待测直线距离传感器相连，用于获取待测直线距离传感器检测的直线距离信息，并与预设位移比较而实现待测直线距离传感器的标定。
7.作为上述技术方案的进一步改进：
8.所述直线滑台的一侧或两侧设置有直线距离检测件，用于检测所述直线滑台的直线运动位移值；所述控制单元与所述直线距离检测件相连，用于根据直线运动位移值以实现直线滑台的闭环控制，或者根据直线运动位移值对待测直线距离传感器进行标定。
9.所述直线距离检测件为直线光栅尺。
10.还包括减震台，所述直线滑台和传感器安装平台均安装于所述减震台上。
11.待测直线距离传感器通过安装组件安装于所述传感器安装平台上，所述安装组件通过紧固件紧固在所述传感器安装平台上。
12.所述光学反光板通过安装支架安装在所述直线滑台上；所述安装支架底部设有圆
柱形结构，卡设在直线滑台上表面的卡孔内；或者所述安装支架通过法兰盘紧固在所述直线滑台上。
13.所述控制单元包括一体化控制器和数据采集模块，所述数据采集模块用于a/d转换、信号调理和信号测量；所述一体化控制器用于数据采集、分析和记录。
14.本发明还公开了一种基于如上所述的连续体机械臂直线距离传感器标定系统的标定方法，包括步骤：
15.所述控制单元控制所述直线滑台按预设位移直线运动，以带动直线滑台上的光学反光板直线运动；
16.待测直线距离传感器检测光学反光板直线运动而变化的飞行时间信息，并转换成直线距离信息；
17.所述控制单元获取待测直线距离传感器检测的直线距离信息，并与预设位移比较而实现待测直线距离传感器的标定。
18.作为上述技术方案的进一步改进：
19.还包括：在直线滑台运动的过程中，实时检测直线滑台的直线运动位移值以实现直线滑台的闭环控制，或者根据直线运动位移值对待测直线距离传感器进行标定。
20.与现有技术相比，本发明的优点在于：
21.本发明的连续体机械臂直线距离传感器标定系统，通过控制直线滑台按预设位移直线运动，然后带动光学反光板直线运动，待测直线距离传感器检测光学反光板直线运动而变化的飞行时间信息，并转换成直线距离信息；获取待测直线距离传感器检测的直线距离信息，并与预设位移比较而实现待测直线距离传感器的标定，上述结构简单且操作简便；本发明连续体机械臂直线距离传感器标定系统能够对直线距离进行精确测量，分析指定直线距离分辨率下的直线距离传感器最小输出变化量和最大输出误差，从而对其进行标定。
附图说明
22.图1为本发明的标定系统在实施例的方框图。
23.图2为本发明的标定系统在具体应用时的实施例图。
24.图3为本发明的标定系统中的传感器安装平台在实施例的立体结构图。
25.图4为本发明的标定系统中的待测传感器安装于传感器安装支架实施例的立体结构图。
26.图5为本发明的标定系统中的反光板安装于反光板安装支架在实施例的立体结构图。
27.图6为本发明的标定方法在实施例的流程图。
28.图例说明：1、直线滑台；2、直线距离检测件；201、直线光栅尺；3、安装支架；4、光学反光板；5、安装平台；6、待测直线距离传感器；7、安装组件；8、减震台；9、控制单元。
具体实施方式
29.以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
30.如图1和图2所示，本发明实施例的连续体机械臂直线距离传感器标定系统，包括控制单元9、直线滑台1、安装支架3、光学反光板4和传感器安装平台5，光学反光板4通过安
装支架3固定于直线滑台1，传感器安装平台5安装于直线滑台1的固定端，光学反光板4和传感器安装平台5上的待测直线距离传感器6沿直线滑台1的运动方向依次布置；控制单元9与直线滑台1相连，用于控制直线滑台1按预设位移直线运动，以带动安装支架3上的光学反光板4直线运动；待测直线距离传感器6用于检测光学反光板4直线运动而变化的飞行时间信息，并转换成直线距离信息；控制单元9与待测直线距离传感器6相连，用于获取待测直线距离传感器6检测的直线距离信息，并与预设位移比较而实现待测直线距离传感器6的标定。具体地，光学反光板4接收直线距离传感器6发射的激光信息并反射回直线距离传感器6，供待测直线距离传感器6采集飞行时间信息，并重新编码为直线距离信息，再传输到控制单元9。
31.本发明的连续体机械臂直线距离传感器标定系统，通过控制直线滑台1按预设位移直线运动，然后带动反光板安装支架3上的光学反光板4直线运动，待测直线距离传感器6检测光学反光板4直线运动而变化的飞行时间信息，并转换成直线距离信息；控制单元9获取待测直线距离传感器6检测的直线距离信息，并与预设位移比较而实现待测直线距离传感器6的标定，上述结构简单且操作简便；本发明连续体机械臂直线距离传感器标定系统能够对直线距离位置进行精确测量，分析指定直线距离分辨率下的直线距离传感器最小输出变化量和最大输出误差，从而对其进行标定。
32.在一具体实施例中，直线滑台1的两侧6设置有直线距离检测件2(如直线光栅尺201等)，用于检测直线滑台1的直线运动位移值；控制单元9与直线距离检测件2相连，用于根据直线运动位移值以实现直线滑台1的闭环控制，保证直线滑台1直线运动的可靠性；或者根据直线运动位移值对待测直线距离传感器6进行标定，从而提高标定的可靠性。
33.在一具体实施例中，直线滑台1通过m6螺丝安装在一减震台8上。安装支架3通过m6螺丝固定在直线滑台1的顶端。传感器安装平台5通过m6螺丝安装在减震台8上。传感器安装平台5主体材料为不导电的非磁材料尼龙66，表面打磨处理。根据不同直线距离传感器6的尺寸加工专用尺寸的传感器安装组件7(安装支架)，传感器安装支架通过上下两端的m4螺纹孔与传感器安装平台5连接固定，待测直线距离传感器6通过传感器安装支架安装于传感器安装平台5上。
34.具体地，直线滑台1包括滑台主体和伺服电机，滑台主体材料为铝合金，表面经阳极氧化发黑处理，通过电机进行驱动。直线滑台1采用高精密滚珠丝杆驱动，结合防松和防轴窜结构，有效防止丝杆松动、轴向窜动，精度高，轴向间隙小，寿命长；直线滑台1导轨采用高精密线性滑块导轨，整体与底板相连，可承受较大负载；采用精磨底板合理固定导轨，有效降低直线滑台1的俯仰和摆振，提高直线滑台1运动的直线度和平行度；采用弹性联轴节连接电机和滚珠丝杆，有效降低直线滑台1的偏心扰动和工作噪音；侧面安装直线光栅尺201，提升滑台的整体定位精度。
35.本发明配置反光板安装支架3、传感器安装平台5和传感器安装支架，可检测多种感应式直线距离传感器，可根据直线距离传感器实际尺寸不同，配置使用不同的传感器安装支架，具有通用性、适配性较强，操作便捷的特点；
36.本发明为实现对直线距离传感器的精确标定，配置有专门设计的工作台，其包括有数据采集系统、电控系统和用户计算机，可对直线距离传感器的直线距离数据进行任意调整、同步记录直线滑台1的标准直线距离输出和被测直线距离传感器的直线距离输出、记
录并分析给定直线距离分辨率下的最小输出变化量、最大绝对误差和最大相对误差。
37.如图6所示，本发明实施例的基于如上所述的连续体机械臂直线距离传感器标定系统的标定方法，包括步骤：
38.控制单元9控制直线滑台1按预设位移直线运动，以带动反光板安装支架3上的光学反光板4直线运动；
39.待测直线距离传感器6检测光学反光板4直线运动而变化的飞行时间信息，并转换成直线距离信息；
40.控制单元9获取待测直线距离传感器6检测的直线距离信息，并与预设直线距离比较而实现待测直线距离传感器6的标定。
41.上述标定方法过程简单且操作简便。
42.以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。