一种角度随动监测系统及方法与流程

文档序号:12269000阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种角度随动检测系统,其特征在于,包括:

激光源,用于产生激光信号;

步进电机,输出轴与激光源连接,用于带动激光源作水平圆周转动;

驱动检测器,根据接收到的脉冲驱动步进电机转动,检测和控制步进电机的转动角度和转速;

光电传感器,用于接收激光信号并将所述激光信号转化成电信号输出;

控制器,分别连接激光源、驱动检测器及光电传感器,用于向激光源和驱动检测器发出控制指令,并接收处理驱动检测器和光电传感器返回的信号。

2.根据权利要求1所述的角度随动检测系统,其特征在于,还包括固定云台,所述固定云台包括限位部和安装部,所述限位部与安装部垂直设置,所述步进电机、驱动检测器及控制器均安装在安装部上,且所述激光源的激光光束平行于安装部。

3.根据权利要求1所述的角度随动检测系统,其特征在于,所述控制器设有系统远程控制接口。

4.根据权利要求1所述的角度随动检测系统,其特征在于,所述光电传感器包括底座、垂直设置在底座上的激光接收阵列、设置在底座内的信号处理器及电信号输出接口,所述信号处理器分别连接激光接收阵列和电信号输出接口。

5.根据权利要求3所述的角度随动检测系统,其特征在于,所述激光接收阵列包括接收面位于同一平面的第一阵列和第二阵列。

6.一种采用上述权利要求5所述系统的角度随动监测方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1、起始时,激光源发出的激光束对准第一阵列和第二阵列之间的位置,限位部中点到第一阵列和第二阵列之间最短连线的中点构成第一向量,记录所述第一向量和限位部法平面之间的夹角为初始角度,同时算法处于随动监测状态;

S2、判断第一阵列是否接收到激光信号;

S3、如果否,算法处于随动监测状态;

S4、如果是,步进电机带动激光源朝第二阵列的方向水平匀速转动;

S5、第一阵列和第二阵列先后接收到激光信号,且当第二阵列接收到激光信号时,步进电机转动完当前步距角后停止,记录停止时步进电机转动的第一角度,计算得到第一阵列接收到激光信号时刻与第二阵列接收到激光信号时刻的第一时间差,以及第二阵列接收到激光信号时刻与步进电机停止转动时刻的第二时间差;

S6、步进电机反向匀速转动,第二阵列和第一阵列先后接收到激光信号,且当第一阵列接收到激光信号时,步进电机转动完当前步距角后停止,记录停止时步进电机反向转动的第二角度和反向转动最小步距角数;计算得到步进电机反向转动起始时刻与反向转动时第二阵列接收到激光信号时刻的第三时间差,反向转动时第二阵列接收到激光信号时刻与反向转动时第一阵列接收到激光信号时刻的第四时间差,以及反向转动时第一阵列接收到激光信号时刻与步进电机反向转动停止时刻的第五时间差;

S7、判断第一时间差是否等于第四时间差,且第二时间差是否等于第三时间差;

S8、若第一时间差不等于第四时间差,或第二时间差不等于第三时间差,步进电机带动激光源朝第二阵列的方向水平匀速转动,执行步骤S5;

S9、若第一时间差等于第四时间差,且第二时间差等于第三时间差,则根据所述初始角度、第一角度、第二角度、第三时间差、第四时间差及第五时间差计算得到偏移角度值;

S10、步进电机回转使激光源发出的激光束对准第一阵列和第二阵列之间的位置,算法回到随动监测状态,并更新初始角度为所述偏移角度值。

7.根据权利要求6所述的角度随动监测的方法,其特征在于,计算偏移角度值的公式为:

<mrow> <mi>&beta;</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>&beta;</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>+</mo> <mi>&gamma;</mi> <mo>+</mo> <mi>&theta;</mi> <mo>*</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mn>3</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>4</mn> </msub> <mo>&divide;</mo> <mn>2</mn> </mrow> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mn>3</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>4</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>5</mn> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow>

其中,β为偏移角度值,β0为初始角度,γ为第一角度,θ为第二角度,t3为第三时间差,t4为第四时间差,t5为第五时间差,并定义步进电机沿顺时针方向转动时记录的角度为正数,沿逆时针方向转动时记录的角度为负数,位于限位部法平面左边的初始角度为负数,位于限位部法平面右边的初始角度为正数。

8.根据权利要求6所述的角度随动监测的方法,其特征在于,所述步骤S10具体包括:

S101、将步距角细分为若干个细分角;

S102、步进电机回转,回转过程中判断第一阵列是否接收到激光信号;

S103、如果是,算法回到随动监测状态,步进电机继续匀速转动,使激光束对准第一阵列和第二阵列之间的位置时停止,并更新初始角度为所述偏移角度值;

S104、如果否,步进电机继续匀速转动,执行步骤S5。

9.根据权利要求8所述的角度随动监测的方法,其特征在于,所述步骤S1、S10及S103中激光束均对准第一阵列和第二阵列之间某最短连线的中点。

10.根据权利要求9所述的角度随动监测的方法,其特征在于,所述步骤S103中步进电机转动整数个细分角后激光束对准第一阵列和第二阵列之间某最短连线的中点,所述步距角细分的个数和转动的细分角个数的函数关系式为:

<mrow> <mi>N</mi> <mo>*</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mn>5</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>4</mn> </msub> <mo>&divide;</mo> <mn>2</mn> </mrow> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mn>3</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>4</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>5</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>*</mo> <mi>X</mi> <mo>=</mo> <mi>Y</mi> </mrow>

其中,N为反向转动最小步距角数,X为步距角细分的个数,Y为回转的细分角个数,X,Y同为正整数的关系解集均满足回转细分要求;t3为第三时间差,t4为第四时间差,t5为第五时间差。

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