一种视觉精密测量无线传感器的制作方法

本实用新型涉及视觉精密测量技术领域，尤其是一种视觉精密测量无线传感器。

背景技术：

视觉精密测量技术是一项以计算机视觉为基础的新型测量技术，原理上具有非接触、实时性强、精度高、信息量丰富等显著优点，随着相关硬件、软件性能的飞速发展和成本不断降低，视觉测量技术的优势逐渐展现出来。视觉测量技术研究三维空间几何尺寸的测量原理和方法，通过视觉传感器拍照的方式，解算特征点的三维坐标，进而利用特征点之间的坐标值得到尺寸值。然而，通过相机拍照的方式，仅仅得到像面坐标的二维值，仅仅建立两个方程，无法对空间三维坐标进行求解。所以，必须附加三个以上的约束方程，才能对空间坐标完成结算。在视觉测量系统中，增加约束方程的方法有多种，如结构光、双目或者多目立体视觉、单相机多位置拍摄等。传感器将采集到的原始数据上传到工控机进行进一步的解算和分析。

现有传感器必须采用有线传输的方式和工控机完成连接，例如以太网通信。传感器的供电来自工控机的直流24V，也需要通过两根电源线进行连接。如图1所示，连线代表了传感器和工控机的连接线。

传输线和供电线的布线给工程施工增加了很大的困难，线缆要从机器人上排布，需要安装人员爬到机器人上手动布线，十分危险。而且机器人长期处于运动状态，频繁的扭动会导致线缆的损坏，有可能导致传感器和工控机通讯不正常，甚至传感器直接掉电，导致系统瘫痪。

技术实现要素：

针对上述存在的问题，本实用新型的目的是提供一种视觉精密测量无线传感器。

本实用新型的技术方案是：一种视觉精密测量无线传感器，包括相机板、主控板、Wi-Fi网卡和无线充电单元，所述主控板包括ARM处理器、DRAM和FLASH，所述相机板与主控板的ARM处理器连接，所述主控板前端通过相机接口扩展了相机板，所述主控板分别与Wi-Fi网卡和无线充电单元连接，传感器和工控机实现了无线连接和传输。

进一步的，所述相机板采用CMOS图像传感器为核心成像器件，输出通用的视频接口信号。

进一步的，所述主控板为相机板提供电源，所述主控板以ARM处理器为核心扩展了最小系统。

进一步的，所述无线充电单元为主控板提供电源，所述无线充电单元包括电池、无线电源接收电路和接收线圈。

进一步的，所述无线电源接收电路采用凌特公司的无线电源接收芯片LTC4120为核心。

进一步的，还包括无线电源发射器，所述无线电源发射器包括电源发射电路和线圈。

进一步的，所述电源发射电路采用凌特公司的LTC4125为核心。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型采用无线传输和无线供电的传感器，省去了布线的工作，避免了工作人员安装线缆带来的危险性。

(2)本实用新型采用无线传输和无线供电使得传感器更加稳定可靠，不会应为机器人的频繁扭动导致线缆的损坏，从而造成传感器无法工作。

(3)本实用新型在视觉测量传感器中集成了无线通讯和无线充电技术，实现视觉测量传感器完全无线化。

附图说明

图1为现有技术的结构示意图。

图2为本实用新型的系统框图。

图3为本实用新型的无线充电接收模块电路。

图4为本实用新型的无线充电发射模块电路。

图5为本实用新型的无线充电示意图。

图6为本实用新型的传感器和无线充电底座的工作示意图。

图中：1-工控机，2-电源线和网线，3-视觉测量传感器，4-传感器，5-接收线圈，6-发射线圈，7-充电底座。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图所示，一种视觉精密测量无线传感器，包括相机板、主控板、Wi-Fi网卡和无线充电单元，主控板包括ARM处理器、动态随机存取存储器和FLASH，相机板与主控板的ARM处理器连接，主控板前端通过相机接口扩展了相机板，主控板分别与Wi-Fi网卡和无线充电单元连接，传感器和工控机实现了无线连接和传输。

相机板采用CMOS图像传感器为核心成像器件，输出通用的视频接口信号，与主控板连接，同时由主控板提供电源。主控板以ARM处理器为核心扩展了最小系统，包括电源、时钟、DRAM(即动态随机存储器)和Flash(即闪存)，保证ARM处理器的正常启动，为移植的开源操作系统平台打好硬件基础。主控板前端通过相机接口扩展了相机板，同时后端通过USB扩展了USB Wi-Fi网卡，实现与工控机的无线传输。主控板的电源来自无线充电单元，无线充电单元包含三个部分：电池、无线电源接收电路和接收线圈。当无线充电接收模块感应到交变的磁场的时候，接收线圈将交变的磁场转变为交变的电流，由无线电源接收电路将交变的电流转变为直流，对电池进行充电。当传感器感受不到外界的交变磁场的时候，电池为放电状态为整个嵌入式系统供电。

无线充电的方案一般有两部分组成，即无线发射部分和无线接收部分。无线发射部分由发射电路和线圈组成，无线接收部分由专用接收电路和线圈组成。发射电路将直流电转变为交流，交流信号通过线圈以后产生交变的磁场，磁场通过发射线圈耦合到接收线圈中，这种交变的磁场在接受线圈中产生交变的电流，专用接收电路将交变的电流收集起来，转换为直流电，为电池进行充电。

传感器内部的无线充电接收模的电路块框图如图3所示，采用凌特公司的无线电源接收芯片LTC4120为核心，将线圈感应的交变的电流进行整流，转变为直流，为电池充电。当感受不到交变的电流时，电池为放电状态，为主控板卡进行供电。

为了完成整个无线充电方案，还需要为传感器专门配备无线电源发射器，无线电源发射器由两部分组成，电源发射电路和线圈。发射电路如图4所示，采用凌特公司的LTC4125为核心。

通过5V为LTC4125供电，将直流电转变为交流电，驱动线圈，完成直流电源到交流电源的转换，交变的电流通过线圈以后辐射出交变的电磁场，当传感器的无线充电接收模块靠近的时候，即可完成充电。

如图5所示，发射电路和接收电路通过空口直接耦合，实现无线供电。

如图6所示，在无线传感器中集成了无线发射单元，包含了类似LTC4120这样的专用接收电路和接收线圈。在机器人工位中安装一个集成了LTC4125发射电路和发送线圈的无线发射单元。只要将无线接收单元正面靠近无线发送单元，即可实现电源的无线传输，完成无线充电的需求。

在实际应用中，传感器底部集成了无线电源接收单元，传感器安装在机器人的TCP位置。传感器采用间歇地测量方式，在不进行测量的时候，传感器的底部靠近集成了无线电源发射单元的充电底座，实现无线充电；当传感器需要工作的时候，离开充电位置，进行测量。同时传感器测量的数据通过Wi-Fi网络传输给工控机，这样就实现了视觉精密测量传感器的完全无线化。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。