[发明专利]一种基于PSD的取苗机械手运动检测装置及方法

说明书

本发明涉及一种基于PSD的取苗机械手运动检测装置及方法，用于实现对取苗机械手的运动轨迹及角度、振动的监测，包括机架、横梁、水平移动机构、竖直移动机构以及PSD探测器，水平移动机构和竖直移动机构设置两组相互垂直的丝杠滑台，用于调整PSD探测器相对取苗机械手的位置，在取苗机械手上设置两个激光发射器，通过计算分析激光束照射在PSD点的位移轨迹，获得取苗机械手的位移轨迹、旋转角、偏摆角等角度变化，通过本发明的检测装置和方法，仅需两个特征点即可实现对取苗机械手运动过程的位移轨迹、旋转角、偏转角的实时计算和测量，方法简单、精度高，实用性强，能够实时监测取苗机械手工作轨迹和运动特性。

技术领域

本发明涉及取苗机械手位移轨迹及旋转角测量领域，特别是涉及一种基于PSD的取苗机械手运动检测装置及方法。

背景技术

随着旱地穴盘苗移栽规模逐渐扩大，栽种作业量大幅提升。大田栽植环境复杂多变，移栽机在高速作业过程中，取苗机械手必须带动机械爪直接接触苗钵钵体或穴盘苗茎秆，取苗机械手的位姿突变及振动会使易于被破坏的秧苗-根系-基质复合体破损，并有可能损坏育苗盘和移栽部件。

当前对取苗机械手高速作业的稳定性研究大都停留在机械结构优化、定位精度调整以及电脑终端仿真分析层面，尚未出现对取苗机械手运动轨迹、位姿及振动的实际检测与分析。因此，设计并研究出一种能够实时检测取苗机械手工作轨迹和运动特性的方法及装置是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种基于PSD的取苗机械手运动检测装置及方法，能够检测取苗机械手的移动轨迹、旋转角度及振动，只需对两个特征点的运动进行观察分析，即可实现取苗机械手位置标定操作，与传统的检测装置和方法相比，具有结构简单，标定便利性强、精度高的优点。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

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，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相关位移信息。

进一步地，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。