一种插入式光学定位装置及定位方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种插入式光学定位装置及定位方法，所述光学定位装置包括光发射器、光接收器和棱镜，所述光发射器和所述光接收器位于检测区域的同侧，所述棱镜位于检测区域的另一侧；所述棱镜用于将从所述光发射器发出的光准直成平行光并反射进所述光接收器。本发明专利技术提供的光学定位装置，结构简单，制造成本低，占用空间小，且可将定位精度提高到亚像素级，同时提高了定位速度，降低了光发射器和光接收器的装配要求。配要求。配要求。

【技术实现步骤摘要】
一种插入式光学定位装置及定位方法


[0001]本专利技术涉及工业自动化运动系统定位
，具体涉及一种插入式光学定位装置及定位方法。

技术介绍

[0002]在拥有运动机构的系统中需要对运动机构进行定位，如自动化设备中的直线滑块坐标原点定位、机械手的初始位置定位等。定位的方式通常为机械限位、利用测距传感器或者工业相机进行定位以及光学定位。
[0003]机械限位属于接触式定位，定位精度差，而且长时间使用会造成机构磨损，进一步降低定位精度。利用测距传感器或工业相机进行定位，成本高、使用复杂、占用空间大，而且响应速度慢。
[0004]光学定位一般使用的是槽型开关，当运动机构或检测物遮挡住槽型开关光轴时，槽型开关输出信号到控制系统，停止运动机构或检测物的运动。
[0005]图1为一种常见的光学定位装置，检测光轴2
’
位于槽型开关1
’
内，且检测光轴2
’
只有一个，运动机构4
’
在导轨5
’
上滑动，导轨5
’
固定在两支架6
’
之间。另外，运动机构4
’
上有遮挡物3
’
，遮挡物3
’
用于遮挡检测光轴2
’
。在运动机构4
’
(或运动机构4
’
上的遮挡物3
’
)靠近检测光轴的过程中，无论遮挡物3
’
遮挡检测光轴2
’
多少，槽型开关1
’
均会输出信号到控制系统，停止运动机构或检测物的运动。而槽型开关1
’
的检测光轴2
’
并非一个单点光，而是有一定直径范围的光束，并且从槽型开关发出信号到控制系统控制运动机构4
’
或遮挡物3
’
停止也存在延时。因而使用槽型开关的单点定位，定位精度不高。而且运动机构4
’
或遮挡物3
’
不仅需要来回运动寻找槽型开关的检测光轴2
’
，而且靠近检测光轴2
’
时，运动速度减慢，从而影响了定位速度，间接影响了设备的运行速度和工作效率。
[0006]专利文件CN201811295843.3公开了一种多个光发射器且有多个光接收器的光学定位装置，光发射器与光接收器分别安装在凹槽的不同侧壁，两者位置关系一一对应。当检测物在凹槽内移动时，部分光接收器收到多个光发射器发出的光线，根据光接收器接收到的光线的状态确定检测物的位置。此方法虽然在一定程度上能够提高定位的精度。无需来回寻找光轴，也一定程度上加快了定位速度。但是需要多个光发射器以及光接收器，生产成本增加；而且对于光发射器和光接收器的位置对应关系要求高，若存在偏差就会影响测量精度；另外，当检测物处于两个光发射器中间位置时，此装置依然不能准确判断出检测物的精确位置。
[0007]可见，现有的光学定位装置，定位精度不够高，而且对光发射器和光接收器的装配要求高。

技术实现思路

[0008]因此，为进一步提高定位精度，并降低对光发射器和光接收器的装配要求，本专利技术提供一种插入式光学定位装置。
[0009]本专利技术的技术方案如下：
[0010]本专利技术提供一种光学定位装置，包括光发射器、光接收器和棱镜，所述光发射器和所述光接收器位于检测区域的同侧，所述棱镜位于检测区域的另一侧；所述棱镜用于将从所述光发射器发出的光准直成平行光并反射进所述光接收器。
[0011]上述光学定位装置中，所述光接收器为一维图像传感器。
[0012]特别地，上述光学定位装置中，所述棱镜包括入射面、出射平面、第一反射平面和第二反射平面；所述入射面与所述出射平面相接，位于所述棱镜的一个侧面，第一反射平面和第二反射平面呈90
°
，分别位于所述棱镜的另两个侧面；所述入射面向外凸出呈凸透镜状，用于将所述光发射器发出的光准直成平行光；所述平行光先后经第一反射平面和第二反射平面反射后，从所述出射平面射出。
[0013]进一步的，上述光学定位装置中，所述入射面的主轴线与所述出射平面的中垂线平行。
[0014]进一步的，上述光学定位装置中，所述棱镜一体成型。
[0015]进一步的，上述光学定位装置中，所述光发射器和光接收器放置在同一电路板上。
[0016]上述光学定位装置中，所述光发射器为LED点光源或激光发射器。
[0017]进一步的，上述光学定位装置中，还包括壳体；所述电路板和所述棱镜分别固定在所述壳体的两端，其中，所述光发射器面向所述入射面设置，所述光接收器面向所述出射平面设置；所述检测区域位于所述光接收器和所述出射平面之间，被检测物可在所述检测区域内往复移动。
[0018]进一步的，上述光学定位装置中，所述光发射器和所述光接收器之间平行于所述平行光出射方向设置有挡板，所述挡板向所述棱镜方向延伸至所述入射面和所述出射平面相接处，以防止从所述光发射器发出的光直接进入所述检测区域。
[0019]进一步的，上述光学定位装置中，所述光接收器前朝向所述检测区域的方向上设置有滤光片。
[0020]进一步的，上述光学定位装置中，所述一维传感器的长度方向平行于所述检测物移动方向。
[0021]特别地，上述光学定位装置中，所述壳体上设置有引线口，信号线通过所述引线口与所述电路板相接。
[0022]另一方面，本专利技术提供一种插入式光学定位系统，所述定位系统包括控制系统及上述的光学定位装置，所述控制系统与所述光学定位装置通信连接，以获取投影图像，并读取所述投影图像上像素的灰度值，计算所述被检测物的位置。
[0023]本专利技术提供的插入式光学定位装置和定位系统，具有如下优点：
[0024]1.将需要布线的光发射器和光接收器安装在同一侧或同一电路板上，信号线可从一个引线口引出，提供了方便灵活的布线方式；同时降低了光发射器与光接收器在装配时的位置精度要求。
[0025]2.整个定位装置只需一个光发射器和光接收器，结构简单，占用空间小，节约了制造成本。
[0026]3.检测物进入检测区域时，会挡住从出射平面射出的光束，从而在光接收器上形成投影图像。因为采用的是平行光，所以投影的大小及位置间接反应了检测物的大小和位
置。和单点定位相比，检测物无需来回移动寻找光轴，提高了定位速度；而且无论检测物进入检测区间的深度，均能准确定位检测物的位置。
[0027]4.使用一维图像传感器作为光接收器，控制系统通过投影图像来判断检测物的位置，和多点定位相比，定位精度能达到像素级。
[0028]5.利用投影的方式得到的投影图像边缘清晰、像素信号强度均匀，不受检测物表面不均匀反光的影响。
[0029]另一方面，为提高定位速度和定位精度，本专利技术提供了一种插入式光学定位方法。
[0030]本专利技术的技术方案如下：
[0031本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学定位装置，包括光发射器、光接收器和棱镜，其特征在于，所述光发射器和所述光接收器位于检测区域的同侧，所述棱镜位于检测区域的另一侧；所述棱镜将所述光发射器发出的光准直成平行光并反射进所述光接收器。2.根据权利要求1所述的光学定位装置，其特征在于，所述光接收器为一维图像传感器，优选地，所述一维传感器的长度方向平行于所述被检测物移动方向。3.根据权利要求1或2所述的光学定位装置，其特征在于，所述棱镜包括入射面、出射平面、第一反射平面和第二反射平面；所述入射面与所述出射平面相接，位于所述棱镜的一个侧面，第一反射平面和第二反射平面呈90
°
，分别位于所述棱镜的另两个侧面；所述入射面向外凸出呈凸透镜状，用于将所述光发射器发出的光准直成平行光；所述平行光先后经第一反射平面和第二反射平面反射后，从所述出射平面射出；优选地，所述棱镜一体成型。4.根据权利要求3所述的光学定位装置，其特征在于，所述入射面的主轴线与所述出射平面的中垂线平行。5.根据权利要求4所述的光学定位装置，其特征在于，所述光发射器和光接收器设置在同一电路板上；优选地，所述光发射器为LED点光源或激光发射器。6.根据权利要求5所述的光学定位装置，其特征在于，还包括壳体；所述电路板和所述棱镜分别固定在所述壳体的两端，其中，所述光发射器面向所述入射面设置，所述光接收器面向所述出射平面设置；所述检测区域位于所述光接收器和所述出射平面之间，被检测物可在所述检测区域内往复移动。7.根据权利要求6所述的光学定位装置，其特征在于，所述光发射器和所述光接收器之间平行于所述平行光出射方向设置有挡板，所述挡板向所述棱镜方向延伸至所述入射面和所述出射平面相接处，以防止从所述光发射器发出的光直接进入所述出射面；优选地，所述光接收器前朝向所述检测区...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢宜鹏，
申请(专利权)人：苏州镁客智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：