[發明專利]一種入射點非轉動原點PSD角度檢測標定方法

有效

• 申請號: 202011203889.5
• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112325805B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 楊文解;王靈光;徐爽;孟凡偉
• 申請（專利權）人: 珠海市運泰利自動化設備有限公司
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 王賢義;何承鑫

1.一種入射點非轉動原點PSD角度檢測標定方法，該方法通過光電傳感器角度檢測系統實現，所述光電傳感器角度檢測系統包括激光發射器(1)、產品機臺(2)、PSD板卡(3)，待測產品定位于所述產品機臺(2)上，外力驅使待測產品發生轉動動作，所述PSD板卡(3)設置在移動馬達(4)上，所述激光發射器(1)對待測產品進行照射，所述PSD板卡(3)位于待測產品反射的激光光路上且初始狀態時所述PSD板卡(3)的板面垂直于待測產品反射的激光光路，當外力使待測產品發生角度旋轉時，激光在待測產品上的入射角或反射角發生變化，

當激光在待測產品表面的入射點與待測產品發生旋轉的原點相一致時，設所述激光發射器(1)的入射光路不變，設待測產品表面發生轉動角度Δθ，反射光角度轉動為Δ2θ，所述PSD板卡(3)把反射光角度的變化轉換成電壓的過程如下：

Δθ＝K*Δδ……………………………………(1)

Δδ＝(VA-VB)/(VA+VB)…………………………(2)

其中，Δδ代表由于待測產品表面角度變化而引起的所述PSD板卡(3)的電流檢測電路檢測到的電壓變化，VA和VB分別代表激光光斑在PSD板卡上移動前后的輸出電壓值；

由反射理論，當反射平面轉動θ時，則反射激光角度變化2θ,反射點到PSD板卡(3)的距離為L,設從待測產品表面出射的激光在PSD板卡上的光斑發生偏移的距離為a,則存在下面的對應關系：

a＝L*tan(2θ)…………………………(3)

為了模擬待測產品的轉動產生的PSD板卡電壓比值的變化，保持待測產品夾具平臺不動，在反射光斑垂直照射在PSD板卡上，再通過移動馬達使PSD板卡發生偏移量a，記錄PSD板卡VA和VB的數值變化，設Δδ和光斑偏移量a的關系因數為K1，則Δδ和光斑偏移量a的關系為：

Δδ＝K1*a……………………………………(4)

根據待測產品的角度變化和光斑在PSD板卡的位移關系式(3)并設激光在PSD板卡上的光斑位移量a與待測產品反射平面轉動角θ的關系因數為K2，得出：

a＝K2*θ…………………………………………(5)

根據公式(4)和公式(5)推導出:

Δδ＝K1*K2*θ…………………………………(6)

從而得出入射點和轉動原點相同時的標定系數：

K＝K1*K2……………………………(7)

其特征在于，該方法還包括以下步驟：

A、當激光在待測產品表面的入射點與待測產品發生旋轉的原點不一致且待測產品發生順時針旋轉時，設y為反射光斑中心至旋轉軸的距離，L為反射光斑中心至PSD的距離，θ為順時針旋轉角，旋轉中心設為O，a為PSD板卡上光斑移動距離，將PSD板卡上光斑發生移動后的光斑中心點與發生旋轉后的待測產品上的激光反射點P連接，形成連接線，以連接線作為基準，經過待測產品發生旋轉前的激光反射點R作平行線g且該平行線g穿過所述PSD板卡，以該平行線g穿過所述PSD板卡的點與PSD板卡上的光斑發生移動后的光斑中心點之間的連線為短邊b，以平行線g與所述PSD板卡的交點到待測產品發生旋轉前的激光反射點R之間的連線作為長邊作平行四邊形，設另一短邊與連接線的交點為Q，以a和b的長度之和作為構成直角三角形的底邊，直角三角形的銳角分別為2θ、90°-2θ；

在ΔPQR中QR＝b，∠RQP＝90°+2θ，∠QPR＝2*(30°-θ)；

在ΔPOR中OR＝y，∠ROP＝θ，∠OPR＝180°-60°-θ；

(a+b)為直角三角形的直角邊：

a+b＝L·tan(2θ)....................................(8)

根據正弦定理：

b＝x·sin(60°-2θ)/cos(2θ)........................(9)

x＝y·sin(θ)/sin(60°+θ)……………………(10)

聯立上述(3)(4)(5)三式得：

B、當激光在待測產品表面的入射點與待測產品發生旋轉的原點不一致且待測產品發生逆時針旋轉時，設y為反射光斑中心至旋轉軸的距離，L為反射光斑中心至PSD板卡的距離，β為逆時針旋轉的旋轉角，旋轉中心設為O，a為PSD上光斑移動距離，將PSD板卡上光斑發生移動后的光斑中心點與發生旋轉后的待測產品上的激光反射點R連接，形成連接線，以連接線作為基準，經過待測產品發生旋轉前的激光反射點P作平行線h且該平行線h穿過所述PSD板卡，以該平行線h穿過所述PSD板卡的點與PSD板卡上的光斑發生移動后的光斑中心點之間的連線為短邊b，以PSD板卡上光斑發生移動后的光斑中心點與發生旋轉后的待測產品上的激光反射點R之間的連接線作為長邊作平行四邊形，設另一短邊與平行線h的交點為Q，以a和b的長度之和作為構成直角三角形的底邊，在ΔPQR中QR＝b，∠RQP＝90°-2β，∠QPR＝60°+2β，

在ΔPOR中PO＝y，∠ROP＝β，∠PRO＝60°-β，

(a+b)為直角三角形的直角邊：

a+b＝L·tan(2β).......................................(12)

根據正弦定理在ΔPQR中：

b= x·sin(60°+2β)/cos(2β)...............................(14)

根據正弦定理在ΔOPR中：

x＝y·sin(β)/sin(60°-β)................(15)

聯立上述三式(8)(9)(10)得：

C、根據計算得到的PSD板卡上光斑移動距離a，即可算得待測產品產生的角度旋轉量，進而判斷待測產品在外力作用下產生的變化量。