一种空间点相对坐标检测装置及应用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种空间点相对坐标检测装置，包括装配盒、固定于装配盒内部的拉线式传感器和设置于装配盒上方的中心轴；中心轴沿轴向的两端分别固定有与中心轴固定配合的上锥齿轮和与中心轴沿周向自由配合的下锥齿轮；中心轴的两侧分别设置有一个能够以其轴线为转轴自由转动的侧锥齿轮，所述侧锥齿轮上分别设置有角度传感器；中心轴中心具有一牵引孔，装配盒上具有与牵引孔同心的拉线孔，拉线式传感器的拉线绳自由穿过拉线孔和牵引孔，拉线绳偏离装配盒表面的法向时，牵引孔的轴向与拉线绳的长度方向重合，拉线式传感器能够记录拉线绳伸出的长度。本发明专利技术能够便捷的确定拉线绳自由端偏转方向和长度，为平面相对关系的确定提供了良好的解决方案。

【技术实现步骤摘要】
一种空间点相对坐标检测装置及应用方法
本专利技术涉及空间平面位姿检测装置
，尤其涉及一种空间点相对坐标检测装置及液压支架直线度检测方法。
技术介绍
刚体在空间内自由运动时具有6个自由度，即三个平面运动自由度和3个旋转运动自由度。在一些机械装置中能够出现运动部件相对于机架的六自由度运动，例如列车相邻的两节车厢之间的相对运动、并联机器人等，实现空间内两相对运动物体的六自由度运动检测即相对位姿检测，是实现运动控制的关键。特别在煤矿综采工作面液压之间的相对位姿检测领域。综采工作面上通常将多个液压支架并排设置对巷道顶部进行支护，在生产过程中液压支架需要随着综采工作面不断前移，在液压支架分别移动后会导致其相对位置出现偏差，且相邻两支架间即可能存在六自由度的相对运动。为了保证采煤机和刮板运输机的正常工作，液压支架在推进后相对位置和姿态偏转情况不能太大，因此需要提供一种便捷的确定相邻液压支架之间的位置和姿态关系的检测装置。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种能够检测空间内任意点坐标的检测装置，以及通过该装置的组合布置，测量并计算出两个平面之间六个自由度的位置、姿态关系的应用方法。本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种空间点相对坐标检测装置，包括装配盒、固定于装配盒内部的拉线式传感器和设置于装配盒上方的中心轴；沿装配盒表面的法向看，所述中心轴沿轴向的两端分别固定有与中心轴固定配合的上锥齿轮和与中心轴沿周向自由配合的下锥齿轮；沿中心轴径向的两侧分别设置有一个与上锥齿轮和下锥齿轮啮合的侧锥齿轮，所述侧锥齿轮上分别设置有角度传感器；侧锥齿轮能够以其轴线为转轴自由转动；中心轴中心具有一牵引孔，装配盒上具有一与牵引孔同心的拉线孔，所述拉线式传感器的拉线绳自由穿过拉线孔和牵引孔，拉线绳偏离装配盒表面的法向时，牵引孔的轴向与拉线绳的长度方向重合，拉线式传感器能够记录拉线绳伸出拉线式传感器的长度。优选地，所述侧锥齿轮沿轴向远离中心轴的一侧设置有固定杆，所述装配盒内还固定有两个轴承座，每个侧锥齿轮的固定杆分别与一个轴承座内的轴承沿周向自由配合。优选地，所述轴承座包括沿固定杆轴向与轴承座配合的盖体，所述轴承座和盖体相对的一面分别沿轴向内凹形成第一容置腔和第二容置腔，轴承外圈与第一容置腔的内壁过盈配合，轴承内圈与固定杆的外壁过盈配合。优选地，所述第二容置腔的内壁上具有至少一个沿径向向外延伸的第一限位槽，所述固定杆端部的外周上沿径向开设有第二限位槽；第二容置腔内容置有一涡卷弹簧，所述涡卷弹簧的外端固定在第一限位槽内，内端固定在第二限位槽内。优选地，轴承座沿轴向的远离中心轴的一侧还固定有所述角度传感器，所述固定杆沿轴向开设有装配孔，所述装配孔为腰型孔，所述角度传感器的传动轴插接于装配孔内与固定杆沿周向固定配合。优选地，所述上锥齿轮中心具有固定孔，所述固定孔为腰型孔，中心轴插接于固定孔中与上锥齿轮沿周向固定配合。优选地，所述装配盒底部固定连接有一底盖，所述底盖沿其所在平面向外延伸设置有与安装平面配合的安装孔，所述底盖的边缘均匀设置有多个具有螺纹孔且与底盖垂直的装配面，所述装配盒与底盖配合时，所述装配面与装配盒的表面贴合并通过螺杆固定连接。优选地，沿垂直于底盖所在平面的方向看，所述装配盒为矩形结构，所述底盖四角处分别设置有与装配盒内壁贴合的并相互垂直的两个装配面。优选地，所述装配盒还具有一上盖，中心轴放置于装配盒与上盖围成的空间内，所述上盖具有与牵引孔同心的通孔，所述上盖沿垂直于装配盒所在的平面的方向与装配盒固定连接，所述拉线绳穿过通孔，且拉线绳偏离装配盒表面的法向0～75°之间时，与通孔不会发生接触。本专利技术还提供了使用所述空间点相对坐标检测装置检测平面任意点位置的方法，将空间点相对坐标检测装置固定在第一平面的任意点，将拉线绳的自由端固定在第二平面的待测点P，以空间点相对坐标检测装置的中心轴轴线和侧锥齿轮轴线的交点O为原点建立空间坐标系，中心轴轴线指向下锥齿轮的方向为x轴正方向，装配盒法向远离拉线式传感器的方向为z轴正方向，沿z轴负方向看，侧锥齿轮轴线指向右侧为y轴正方向；则待测点P相对于O点的位置表示为其中，ρ为OP的距离，θ为拉线绳在yoz平面内与z轴的夹角，拉线绳向y轴负方向偏离时，θ为正数；为拉线绳在xoz平面内与z轴的夹角，拉线绳向x轴正方向偏离时，为正数。优选地，角度θ和分别为：其中，n1是中心轴左侧的角度传感器数值，左侧的侧锥齿轮向上转动时，n1为正数；n2是中心轴右侧的角度传感器数值，右侧的从侧锥齿轮向下转动时，n2为正数；i是齿轮传动比。本专利技术还提供了一种平面相对位姿检测方法，其特征在于：在第一平面上任意布置至少三个所述空间点相对坐标检测装置，每个空间点相对坐标检测装置的拉线绳自由端分别固定在第二平面的任意位置，且拉线绳的自由端不完全在同一直线上；在已知空间点相对坐标检测装置的相对位置关系的情况下，确定拉线绳自由端相对于其空间点相对坐标检测装置的位置，根据坐标变换得到第二平面相对第一平面的位姿。本专利技术提供的空间点相对坐标检测装置及应用方法的优点在于：通过多个锥齿轮的配合，使中心轴能够跟随拉线绳的方向转动，便捷的确定拉线绳自由端相对装配盒的偏转方向和长度，为平面相对关系的确定提供了良好的解决方案。附图说明图1是本专利技术的实施例所提供的空间点相对坐标检测装置的示意图；图2是本专利技术的实施例所提供的空间点相对坐标检测装置的锥齿轮配合的示意图；图3是本专利技术的实施例所提供的空间点相对坐标检测装置的装配盒的示意图；图4是本专利技术的实施例所提供的空间点相对坐标检测装置的侧锥齿轮配合的爆炸图；图5是本专利技术的实施例所提供的空间点相对坐标检测装置的侧锥齿轮的轴向视图；图6是本专利技术的实施例所提供的空间点相对坐标检测装置的上锥齿轮轴向视图；图7是本专利技术的实施例所提供的检测平面上任意点位置的方法原理图；图8是本专利技术的实施例所提供的平面相对位姿检测方法的原理图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。结合图1和图2，本实施例提供了一种空间点相对坐标检测装置，包括装配盒1、设置于装配盒上方的中心轴2和固定于装配盒内部的拉线式传感器3；沿垂直装配盒1表面的方向看，所述中心轴2沿轴向的两端分别固定有与中心轴2固定配合的上锥齿轮4和与中心轴2沿周向自由配合的下锥齿轮5，沿中心轴2径向的两侧分别设置有一个与上锥齿轮4和下锥齿轮5啮合的侧锥齿轮6，所述侧锥齿轮6上分别设置有能够获取其转动角度的角度传感器7，侧锥齿轮6能够在装配盒1内以其轴线为转轴自由转动；所述中心轴2的中心具有一牵引孔21，所述装配盒1上具有与牵引孔21同心的拉线孔31，所述拉线式传感器3的拉线绳32自由穿过拉线孔31和牵引孔21，拉线绳32偏离装配盒1表面的法向时，牵引孔21的轴向与拉线绳32的长度方向重合，拉线式传感器3能够记录拉线绳32伸出拉线式传感器3的长度。在使用时，拉线绳32偏离装配盒1表面的法向时，中心轴2跟随拉线绳32转动改变位置，从而带动侧锥齿轮6转动，在角度传感器7上能够获取每个侧锥齿轮6的转动角度，通过拉线式传感器3能够获取拉线绳32的伸出长度，从而获得拉线绳32自由端相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间点相对坐标检测装置，其特征在于：包括装配盒、固定于装配盒内部的拉线式传感器和设置于装配盒上方的中心轴；沿装配盒表面的法向看，所述中心轴沿轴向的两端分别固定有与中心轴固定配合的上锥齿轮和与中心轴沿周向自由配合的下锥齿轮；沿中心轴径向的两侧分别设置有一个与上锥齿轮和下锥齿轮啮合的侧锥齿轮，所述侧锥齿轮上分别设置有角度传感器；侧锥齿轮能够以其轴线为转轴自由转动；中心轴中心具有一牵引孔，装配盒上具有一与牵引孔同心的拉线孔，所述拉线式传感器的拉线绳自由穿过拉线孔和牵引孔，拉线绳偏离装配盒表面的法向时，牵引孔的轴向与拉线绳的长度方向重合，拉线式传感器能够记录拉线绳伸出拉线式传感器的长度。

【技术特征摘要】
1.一种空间点相对坐标检测装置，其特征在于：包括装配盒、固定于装配盒内部的拉线式传感器和设置于装配盒上方的中心轴；沿装配盒表面的法向看，所述中心轴沿轴向的两端分别固定有与中心轴固定配合的上锥齿轮和与中心轴沿周向自由配合的下锥齿轮；沿中心轴径向的两侧分别设置有一个与上锥齿轮和下锥齿轮啮合的侧锥齿轮，所述侧锥齿轮上分别设置有角度传感器；侧锥齿轮能够以其轴线为转轴自由转动；中心轴中心具有一牵引孔，装配盒上具有一与牵引孔同心的拉线孔，所述拉线式传感器的拉线绳自由穿过拉线孔和牵引孔，拉线绳偏离装配盒表面的法向时，牵引孔的轴向与拉线绳的长度方向重合，拉线式传感器能够记录拉线绳伸出拉线式传感器的长度。2.根据权利要求1所述的一种空间点相对坐标检测装置，其特征在于：所述侧锥齿轮沿轴向远离中心轴的一侧设置有固定杆，所述装配盒内还固定有两个轴承座，每个侧锥齿轮的固定杆分别与一个轴承座内的轴承沿周向自由配合。3.根据权利要求2所述的一种空间点相对坐标检测装置，其特征在于：所述轴承座包括沿固定杆轴向与轴承座配合的盖体，所述轴承座和盖体相对的一面分别沿轴向内凹形成第一容置腔和第二容置腔，轴承外圈与第一容置腔的内壁过盈配合，轴承内圈与固定杆的外壁过盈配合；所述第二容置腔的内壁上具有至少一个沿径向向外延伸的第一限位槽，所述固定杆端部的外周上沿径向开设有第二限位槽；第二容置腔内容置有一涡卷弹簧，所述涡卷弹簧的外端固定在第一限位槽内，内端固定在第二限位槽内。4.根据权利要求3所述的一种空间点相对坐标检测装置，其特征在于：轴承座沿轴向的远离中心轴的一侧还固定有所述角度传感器，所述固定杆沿轴向开设有装配孔，所述装配孔为腰型孔，所述角度传感器的传动轴插接于装配孔内与固定杆沿周向固定配合。5.根据权利要求1所述的一种空间点相对坐标检测装置，其特征在于：所述上锥齿轮中心具有固定孔，所述固定孔为腰型孔，中心轴插接于固定孔中与上锥齿轮沿周向固定配合。6.根据权利要求1所述的一种空间点相对坐标检测装置，其特征在于：所述装...

【专利技术属性】
技术研发人员：高魁东，徐温博，李红昌，张鑫，程敬义，王成龙，刘志海，姜考，张晓迪，武天骄，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37