[實用新型]機器人補償式光纖距離方位集成傳感器

無效

• 申請號: 00228565.7
• 申請日: 2000-06-20
• 公開（公告）號: CN2489931Y
• 公開（公告）日: 2002-05-08
• 發明（設計）人: 劉桂雄;鄭時雄
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B25J13/08
• 分類號: B25J13/08;G01B21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型涉及機器人光電接近覺傳感器，具體是指一種機器人補償式光纖距離方位集成傳感器。

現有機器人光電接近覺傳感器不足之處主要表現在：(1)多數傳感器受光源輸出功率的變化、被測物體的方位或表面反射率變化的影響，測量精度低，可靠性差；(2)用一個傳感器不能同時測量距離和方位兩個信息，不能滿足機器人的應用要求。

本實用新型的目的在于克服上述現有技術存在的問題，設計和開發一種具有可以消除光源輸出功率波動和目標物體表面反射率變化對傳感器性能的影響、抗干擾能力強、結構簡單、成本低等特點的機器人補償式光纖距離方位集成傳感器。

實現本實用新型的目的機器人補償式光纖距離方位集成傳感器，由如下五個部分構成：

①光源單元由LD激光器、可控恒流源組成；

②光纖傳感頭單元由分布在兩個正交平面上的五根光纖構成，設兩平面為π₁、π₂，入射光纖L₀位于π₁、π₂的交線；另外四根光纖L₁、L₂、L₃和L₄為接收光纖，其中L₁和L₂在π₁平面上，位于光纖L₀兩側、與L₀平行且等距離a；L₃和L₄位于光纖L₀兩側，與L₀成對稱分布于L₀的兩邊且與L₀構成5°～60°范圍內的傾斜角θ；

③光電轉換單元由自掃描二極管陣列和驅動電路所構成；

④信號處理單元由信號放大、調整、濾波和模數轉換電路組成；

⑤微處理器系統及輸出單元主要由單片機及其它們的輸入輸出接口；

各單元的連接關系為：光源單元的LD激光器的輸出端與光纖傳感頭單元的入射光纖L₀連接；光纖傳感頭單元的四根光纖L₁、L₂、L₃和L₄的光信號，照在光電轉換單元自掃描二極管陣列上；光電轉換單元的信號輸出端與信號處理單元的信號輸入端連接；信號處理單元的輸出與微處理器系統及接口單元連接；微處理器系統的控制線分別與光源單元的可控恒流源、光電轉換單元的驅動電路的掃描開始的輸入端、信號處理單元的模數轉換電路的采樣控制端連接。

光源發出的光信號通過發射光纖L₀投射到被測量表面π₀，發射光束可以假設為從L₀的數值孔徑NA點出射，經光纖的末端圓周形成圓錐形光束，錐形光束在被測面產生一個近似橢圓的區域，稱為發射域。接收光纖的模型與發射光纖類似，接收光纖的端面圓周上的點與光纖的數值孔徑NA點的連線形成接收光錐，這個光錐在反射表面投射出另一個橢圓區域，稱之為接收域。發射域與接收域的重疊部分就是反射光線進入接收光纖的有效區域，接收到的光強就是重疊區域所有光強的累加。實際上，入射到接收光纖的光強是光源出射光強、被測表面反射率、傳感器的結構參數、傳感器與被測表面的相對距離和方位、環境光強等因素的函數。