本实用新型专利技术提供一种基于位姿感知与电动执行器的远程校准装置，其特征在于：包括位姿感知系统、信号转换与传输系统、电动执行器、网络摄像及显示装置；位姿感知面板上的线性电位器、旋转编码器、按键连接远程的PLC上的A/D转换模块或开关信号模块，网路设备连接校准现场的PLC，网路设备经D/A转换模块或开关信号模块连接执行器面板中的舵机、直线电机；网络摄像设备通过网路设备连接显示屏。本装置搭建便捷，所用位姿感知器件、PLC、电动执行器鲁棒性强，维护成本低；相对“遥操作”装置技术门槛低，更容易实现技术的普及；避免了相关人员的差旅以及相关设备的邮寄，降低了整个校准环节的经济和时间成本。济和时间成本。济和时间成本。
【技术实现步骤摘要】
一种基于位姿感知与电动执行器的远程校准装置
[0001]本技术属于远程校准装置领域。
技术介绍
[0002]位姿感知：基于传感器的，将位置、位移和姿态等信息转化为可感知的电压、电流或频率等信号的技术。
[0003]电动执行器：执行电子控制器发出的信号，完成相应的控制动作的器件称为执行器，其中以电动为能源形式的执行器称为电动执行器。
[0004]远程校准：远程校准是一种依托网络数据传输技术将校准现场和监控现场连接，实现仪器设备校准的方法。其中校准现场主要负责校准操作的实施和校准数据的采集，监控现场负责校准操作的监督与控制指令的下达。
[0005]随着我国质量强国战略的实施，计量校准行业蓬勃发展，但专业的计量校准人员面临严重缺口，尤其是对于一些必须进行原位校准的设备，如交通行业的桥梁健康监测设备等，现阶段必须依赖计量校准人员赴现场进行校准作业，但由于桥梁健康监测设备等安装区位相对分散，计量校准人员赴现场开展校准工作面临极大挑战，最终使得多数相关设备的量值处于失控状态。由此促生了远程校准技术的发展，即计量校准人员下达校准操作指令，并通过信号转换与传输系统将其传送到校准现场，通过电动执行器完成相应的校准操作，整个校准流程类似于航天工程或核工业中应用的“遥操作”。
[0006]在交通运输行业，部分仪器的计量校准参数单一、校准操作简易，经济指标相对薄弱，搬用其他行业的“遥操作”略显复杂，比如对落锤式弯沉仪的校准，只需对按钮或旋钮进行简单的、重复性的按动或旋动即可完成校准任务。因此探索一种简易的远程校准装置很有必要。计算机与信息技术、物联网和通信技术的高速发展，也为实现这种远程校准技术提供了有力支撑。
[0007]现阶段，实现类似校准工作的途径一般是计量校准人员赴现场开展或基于“遥操作”技术。
[0008]现场校准时，典型操作如下：
[0009](1)校准人员将被校准仪器和计量标准器置于工作空间；
[0010](2)点击按钮或拨动开关打开被校准仪器和标准器并预热；
[0011](3)调节旋钮进行仪器的自校准；
[0012](4)点击实体按钮、触摸屏按钮或者旋动旋钮等进行测量；
[0013](5)记录测量值和标准值，处理得到示值误差等指标。
[0014]基于“遥操作”技术的远程校准由于成本高昂，目前只是处于概念阶段，技术层面基本没有任何障碍。
[0015]现有的校准方法，包含现场校准和基于“遥操作”技术的远程校准，都具有极大的局限性，分别体现在以下几方面：
[0016](1)现场校准时，校准人员必须在校准现场，这可能涉及较多的差旅或邮寄费用，
变相增加了校准的时间和经济成本，造成校准资源的浪费；
[0017](2)基于“遥操作”技术的校准，技术门槛高、经济成本高、不利于远程校准技术的普及应用，实现难度较大。
技术实现思路
[0018]本技术所述基于位姿感知与电动执行器的远程校准装置，其适用的被校设备限于旋转、直线位移、拨动和按动等简单校准操作的设备，在此基础上，所申请解决的技术问题如下：
[0019]基于位姿感知与电动执行器的远程校准方法。将校准现场中典型的校准操作分门别类，比如按动、拨动、旋动以及平面位移等，在此基础上，将这些校准操作在监控现场复现，将其转化为电压、电阻或频率等信号，并进一步转化为数字信号借助通信网络传送至校准现场，依靠电动执行器对校准操作指令进行解读，从而完成不同的动作形式以执行整个校准过程。
[0020]监控现场典型位姿感知系统设计。监控现场一是实现对校准现场的监视，主要通过可联网的显示屏实现；二是发出校准操作指令，并通过线性电位器、旋转电位器或按键等感知器件将操作指令转化为电压、电阻或频率等信号，并通过PLC(可编程逻辑控制器)等采集模块将这些信号转化为可远距离传输的数字信号，通信模块将这些数字信号编码，实时传送至校准现场。
[0021]校准现场典型电动执行器设计。对应监控现场，校准现场配备了网络摄像设备和电动执行系统，其中网络摄像设备用于将校准现场的工作状况实时传送回监控现场，电动执行系统将监控现场的校准操作指令再现。具体的，网络设备将接收的数字信号输送至PLC等设备，并进一步转化为电压、频率等信号，将其传递给舵机、直线电机以及其他电动执行器，以此复现监控现场的校准操作。控制信号在整个传输流程中，可根据校准操作区间进行比例放大或缩小。
[0022]本技术所述基于位姿感知与电动执行器的远程校准装置主要由位姿感知系统、信号转换与传输系统、电动执行器、网络摄像及显示装置等部分组成，所述远程校准方案为本技术在相关领域的首次提出，其技术框架如图1所示。
[0023]其中，位姿感知系统用于将校准操作信号化，主要由线性电位器、旋转编码器、按键、拨动开关等部件组成；信号转换与传输系统首先是将不可远程传输的模拟信号数字化，再将其远程传输至校准现场，然后将数字信号转换为可控制电动执行器的模拟信号等形式，主要由PLC、网络通信装置等部件组成；电动执行器将远程传输来的校准操作指令转化为相应的动作，主要由舵机、直线电机等组成；网络摄像及显示装置是监控现场对校准现场实施监控的主要实现方式，主要由校准现场的网络摄像装置和监控现场的显示器等组成。基于位姿感知与电动执行器的远程校准装置，其硬件连接图如图2所示。
[0024]图2中，位姿感知面板1上的线性电位器、旋转编码器、按键等连接PLC2上的A/D转换模块或开关信号模块3，并将监控现场的校准操作转化为校准指令写入PLC2中的寄存器4，网络设备11、12读取寄存器4中的校准指令，以数字形式传输至校准现场的PLC5，并写入寄存器6，经D/A转换模块或开关信号模块7转换后，复现校准指令并输入执行器面板9中的舵机、直线电机等电动执行器8，作用于相应的旋钮、滑杆或拨动开关等终端部件。网络摄像
设备10采集校准现场的作业情况，并通过网络设备11、12将校准现场的视频传送回监控现场的显示屏13。
[0025]本技术所述基于位姿感知与电动执行器的远程校准装置，除执行器面板9上的各部件外，其他部件间无固定的几何位置关系，依靠线缆连接即可。其中执行器面板9上的旋钮、滑杆和按钮，其与舵机、直线电机和电磁按键的连接方式分别如图3、图4、图5所示。
[0026]旋钮21固定连接在执行器面板9上，为旋动旋钮，在执行器面板上安装舵机24，其中安装支架20与执行器面板9和舵机24固定连接，舵机旋转轴23末端安装一法兰卡箍22，法兰卡箍通过过盈配合与旋钮21无滑动连接，由此，在舵机接收旋转指令后，便可带动旋钮旋动，从而完成部分校准操作。
[0027]滑杆30固定连接在执行器面板9上，为滑动滑杆，在执行器面板上安装直线电机34，直线电机螺杆33根据指令旋进和旋出从而带动滑杆上滑块31的下行和上行，连接器32为直线电机螺杆33末端与滑块31之间的连接结构。
[0028]按键41固定连接在执行器面板上，为实现按本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于位姿感知与电动执行器的远程校准装置，其特征在于：包括位姿感知系统、信号转换与传输系统、电动执行器、网络摄像及显示装置；位姿感知面板上的线性电位器、旋转编码器、按键连接远程的PLC上的A/D转换模块或开关信号模块，网路设备连接校准现场的PLC，网路设备经D/A转换模块或开关信号模块连接执行器面板中的舵机、直线电机；网络摄像设备通过网路设备连接显示屏。2.根据权利要求1所述装置，其特征在于：执行器面板上的旋钮、滑杆和按钮，分别与舵机、直线电机和电磁按键连接。3.根据权利要求1所述装置，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩晓坤，彭璐，徐虎，张冰，王蕊，郭鸿博，
申请(专利权)人：交通运输部公路科学研究所，
类型：新型
国别省市：
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