一种基于距差算法的相对式平面定位装置的制作方法

本技术属于空间运动测量，涉及一种基于距差算法的相对式平面定位装置。

背景技术：

1、运动平面机构是海基陆基进行生产生活及工程作业时，一种十分常见的一种机构类型，例如升降台机构、起升箱体机构、平衡翻板机构等等。在使用此类机构进行生产生活及工程作业时，通常需要对此类平面机构的运动状态进行观测，具体来说就是对机构表平面的空间位置进行定位和运动测量。

2、当运动平台机构做单一方向运动时，通过传感器对平台的运动测量较为简单，不难实现。但在许多实际应用场合下，运动平台机构需要在多个方向维度上进行复合运动，最常见的是在升沉、俯仰和侧倾三个方向上进行耦合运动。当平台存在多个自由度的运动时，不同维度的运动会相互影响，单个传感器无法完成对对平台的运动测量，多个传感器独立测量各维度的运动也会产生严重的偏差。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种基于距差算法的相对式平面定位装置。

2、本实用新型的技术方案如下：

3、一种基于距差算法的相对式平面定位装置，包括三组激光传感器、安装支架和反光板，三组激光传感器分别为激光传感器一、激光传感器二、激光传感器三，三组激光传感器通过安装支架安装在被观测平面上，三组激光传感器的安装位置呈三角形分布，反光板水平悬挂于被观测平面正上方，三组激光传感器的激光光束从各自安装位置沿被观测平面法线方向向上照射到反光板上。

4、作为本实用新型的一种优选实施方式：操作时的具体步骤包括：s1.采集三组激光传感器输出电压，通过滤波放大计算反光点的反射距离；s2.根据三组激光传感器测量反射距离的前后偏差，计算被观测平面的俯仰倾角；s3.根据三组激光传感器测量反射距离的左右偏差，计算被观测平面的侧倾倾角；s4.根据三组激光传感器测量反射距离均值和计算的俯仰、侧倾倾角，计算被观测平面的升降高度。

5、作为本实用新型的一种优选实施方式：三组激光传感器是同一种直线测距传感器，通电后向指定方向射出激光光束，遇到反光板后形成反光点，感光片接收反光点的反射光，以此测量激光传感器安装位置点到反光板上对应反光点的直线距离。

6、作为本实用新型的一种优选实施方式：当被观测平面沿俯仰方向发生一定倾斜时，可以根据三组激光传感器测量结果，以及三组激光传感器安装位置，计算被观测平面的俯仰角度，俯仰角度计算公式为式(1)：

7、

8、其中，θp为被观测平面的俯仰角度，li、lj、lk分别为激光传感器一、激光传感器二、激光传感器三的测量结果，ti、yj、yk分别为激光传感器一、激光传感器二、激光传感器三安装位置的前后方向坐标。

9、作为本实用新型的一种优选实施方式：当被观测平面沿侧倾方向发生一定倾斜时，可以根据三组激光传感器测量结果，以及三组激光传感器安装位置，计算被观测平面的侧倾角度，侧倾角度计算公式为式(2)：

10、

11、其中，θr为被观测平面的俯仰角度，li、lj、lk分别为激光传感器一、激光传感器二、激光传感器三的测量结果，xi、xj、xk分别为激光传感器一、激光传感器二、激光传感器三安装位置的前后方向坐标。

12、作为本实用新型的一种优选实施方式：当被观测平面沿升沉方向移动一段距离时，可以根据三组激光传感器测量结果，以及三组激光传感器安装位置，计算被观测平面的升沉高度，升沉高度计算公式为式(3)：

13、

14、其中，h为被观测平面的升沉高度，li、lj、lk分别为激光传感器一、激光传感器二、激光传感器三的测量结果，θp和θr分别为计算的俯仰角度和侧倾角度。

15、本实用新型的有益效果是：

16、本实用新型一种基于距差算法的相对式平面定位装置，通过三组激光传感器构成的相对式平面定位装置，辅以相对式平面定位计算方法，可以在无接触的条件下，实现对多自由度运动平面的空间定位和运动测量，解决了多传感器独立测量测量精度差、稳定性低的问题，在保障作业安全性的同时极大地降低了成本和控制难度，结构紧凑合理，对零件加工精度和控制系统的要求低，从而容易实现。

技术特征：

1.一种基于距差算法的相对式平面定位装置，其特征在于：包括三组激光传感器、安装支架和反光板，三组激光传感器分别为激光传感器一、激光传感器二、激光传感器三，三组激光传感器通过安装支架安装在被观测平面上，三组激光传感器的安装位置呈三角形分布，反光板水平悬挂于被观测平面正上方，三组激光传感器的激光光束从各自安装位置沿被观测平面法线方向向上照射到反光板上。

技术总结
本技术公开了一种基于距差算法的相对式平面定位装置，包括三组激光传感器、安装支架和反光板，三组激光传感器分别为激光传感器一、激光传感器二、激光传感器三，三组激光传感器通过安装支架安装在被观测平面上，三组激光传感器的安装位置呈三角形分布，反光板水平悬挂于被观测平面正上方，三组激光传感器的激光光束从各自安装位置沿被观测平面法线方向向上照射到反光板上，本技术可实时测量被观测平面俯仰、侧倾和升沉方向上的运动，准确性高且无需接触，成本低便于实现。

技术研发人员：张博一,吴新明,顾玺
受保护的技术使用者：南通赛君海洋科技有限公司
技术研发日：20230303
技术公布日：2024/3/11