[发明专利]一种基于PSD的取苗机械手运动检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于PSD的取苗机械手运动检测装置，放置在取苗机械手外侧用于实现对取苗机械手的运动检测，包括机架、横梁、水平移动机构、竖直移动机构以及PSD探测器，其特征在于：

所述机架包括龙门架和滑轨，龙门架有两个且呈前后布置，两个龙门架的左右两端分别通过两个滑轨连接且滑轨相互平行，所述横梁的两端滑动设置在滑轨上，横梁与滑轨垂直，能够沿滑轨前后平移；

所述水平移动机构包括：丝杠Ⅰ、丝杠Ⅱ、电机Ⅰ、电机Ⅱ、水平位移台Ⅰ、水平位移台Ⅱ、滑座Ⅰ和滑座Ⅱ，其中横梁中间设有限位装置，水平位移台Ⅰ和水平位移台Ⅱ滑动设置在横梁上且位于限位装置的两侧，丝杠Ⅰ和丝杠Ⅱ均平行于横梁设置并通过连接机构固定在横梁上，丝杠Ⅰ和丝杠Ⅱ同轴且靠近限位装置的一端均转动支撑在限位装置上，丝杠Ⅰ上设有滑座Ⅰ，丝杠Ⅱ上设有滑座Ⅱ，水平位移台Ⅰ和滑座Ⅰ固定连接，水平位移台Ⅱ和滑座Ⅱ固定连接，丝杠Ⅰ通过电机Ⅰ驱动，丝杠Ⅱ通过电机Ⅱ驱动；

所述竖直移动机构包括：竖直位移台Ⅰ、竖直位移台Ⅱ、丝杠Ⅲ、丝杠Ⅳ、电机Ⅲ、电机Ⅳ滑座Ⅲ和滑座Ⅳ，其中竖直位移台Ⅰ连接在滑座Ⅰ上并竖直向下设置，竖直位移台Ⅰ上设有丝杠Ⅲ和滑座Ⅲ，竖直位移台Ⅱ连接在滑座Ⅱ上并竖直向下设置，竖直位移台Ⅱ上设有丝杠Ⅳ和滑座Ⅳ，丝杠Ⅲ和丝杠Ⅳ均竖直设置，丝杠Ⅲ通过电机Ⅲ驱动，丝杠Ⅳ通过电机Ⅳ驱动；所述PSD探测器有两个，分别固定在滑座Ⅲ和滑座Ⅳ上，且两者面对面设置；

所述检测装置放置在取苗机械手外侧时，取苗机械手位于两个PSD探测器正中间，取苗机械手左右两侧分别固定有激光发射器Ⅰ和激光发射器Ⅱ，两个所述激光发射器垂直于取苗机械手所在平面设置，发射的光束分别照在两边的PSD探测器上，PSD探测器连接有采集卡，采集卡将PSD探测器输出的信号传输给处理器和计算机，经计算得到取苗机械手的位移信息。

2.如权利要求1所述的一种基于PSD的取苗机械手运动检测装置，其特征在于，水平位移台Ⅰ和水平位移台Ⅱ之间设有宽度为20cm的非动作区，竖直位移台Ⅰ和竖直位移台Ⅱ上方设有5cm的非动作区。

3.如权利要求1所述的一种基于PSD的取苗机械手运动检测装置，其特征在于，与PSD探测器Ⅰ、PSD探测器Ⅱ相连接的采集卡与处理器固定在电气控制箱中，电气控制箱固定在机架上方。

4.一种基于PSD的取苗机械手运动检测方法，使用如权利要求1-3任一项所述的检测装置实现，其中，定义横梁所在方向为X轴，向右为X轴正方向，横梁中间为原点，竖直位移台上滑座移动方向为Y轴，向下为Y轴正方向，垂直于XY平面的方向为Z轴方向，XYZ轴构成右手坐标系，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：

步骤一，取苗机械手定位：将检测装置放置在取苗机械手外侧并调整检测装置的放置位置，使横梁位于取苗机械手正上方，取苗机械手对准横梁中点且位于两个竖直位移台中间，打开激光发射器Ⅰ、激光发射器Ⅱ，启动电机Ⅰ，使竖直位移台Ⅰ沿丝杠Ⅰ运动到所能到达的X负半轴最远端，启动电机Ⅱ，使竖直位移台Ⅱ沿丝杠Ⅱ运动到所能到达的X正半轴最远端，启动取苗机械手，使其按照正常工作状态进行运转；

步骤二，水平位移台X向定位：启动电机Ⅰ，使固定有竖直位移台Ⅰ的滑座Ⅰ沿丝杠Ⅰ向X轴正半轴方向运动，在离取苗机械手水平距离15cm处停住；启动电机Ⅱ，使固定有竖直位移台Ⅱ的滑座Ⅱ沿丝杠Ⅱ向X轴负半轴方向运动，在距离取苗机械手水平距离15cm处停住；

步骤三，竖直位移台Y向定位：启动电机Ⅲ，使固定有PSD探测器Ⅰ的滑座Ⅲ在竖直位移台Ⅰ上沿丝杠Ⅲ向Y轴正半轴方向运动，使激光能够照在PSD探测器Ⅰ上；启动电机Ⅳ，使固定有PSD探测器Ⅱ的滑座Ⅳ在竖直位移台Ⅱ上沿丝杠Ⅳ向Y轴正半轴方向运动，使激光能够照在PSD探测器Ⅱ上；PSD探测器位置根据不同取苗机械手对应激光发射器构成的光路关系调节后确定；

步骤四：取苗机械手工作时，激光发射器Ⅰ、激光发射器Ⅱ发出激光，光束被两侧的PSD探测器接收，使用两套采集卡将PSD探测器的输出信号采集后传给一个处理器，处理器将信号采集转换后传输给计算机，通过计算机计算，得到被测取苗机械手运动过程中的位移轨迹、旋转角和偏转角。