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文檔簡介

1、全自動抓斗式清淤機窨井激光測距定位技術研究 目 錄一、研究背景二、激光測距系統(tǒng)硬件構成三、激光測距定位算法研究四、激光測距系統(tǒng)實驗研究 一、研 究 背 景 目前清淤機種類較多，清淤方式也各不相同。現(xiàn)在的清淤機械存在一些不足，如需耗費大量的人力、財力，而且作業(yè)環(huán)境惡劣。 自動定位是清淤機械關鍵問題之一，而超聲波定位精度低，視覺定位抗干擾性差，針對這一問題，本課題提出了首次將激光測距自動定位技術應用于清淤機械。二、激光測距系統(tǒng)硬件構成 激光測距平臺硬件構成：滾珠絲桿，驅動激光測距傳感器的伺服/步進電機和激光測距傳感器。激光測距平臺硬件構成激光測距傳感器驅動激光測距傳感器旋轉的直流伺服電機驅動激光測

2、距傳感器上下移動的步進電機激光測距傳感器 本課題使用的激光測距傳感器是SICK DT50-P1113。激光傳感器實物圖片如下 圖所示。 電 機 驅動傳感器旋轉的直流伺服電機。實物 圖如左下圖所示。 驅動傳感器上下移動的步進電機。實物 圖如右下圖所示。電機驅動器步進電機驅動器直流伺服電機驅動器定位系統(tǒng)結構示意圖三、激光測距定位算法研究 介紹激光定位系統(tǒng)的軟件設計模塊框圖以及多軸運動控制器編程設計。重點研究窨井激光定位算法。 軟件設計模塊框圖 設計窨井定位算法 1）掃描采集 : 激光測距傳感器通過二維平臺獲得角度， 窨井與傳感器的距離L，從而獲得激光定位坐標 系下的坐標A（x, y）。再傳送給清淤機，機械 臂動作，進而抓取淤泥。 激光測距傳感器可以180的轉動掃描 標記桿的位置及距離，根據(jù)上下不同兩個點 到標記桿的距離及角度，計算出窨井圓心的 位置。數(shù)學模型如下圖所示2）坐標轉換： 基于三維動態(tài)坐標測試儀，分別定義激光測距系統(tǒng)，機械臂系統(tǒng)的坐標系，標定兩個坐標系之間的旋轉、平移關系，得出轉換矩陣。坐標轉換矩陣如圖所示。3）系統(tǒng)軟件設計流程圖 四、激光測距系統(tǒng)實驗研究 試驗方案，如下圖所示。主要由激光測 距傳感器，步進/伺服電機和運動控制系統(tǒng)構 成。 通過數(shù)據(jù)采集，獲得窨井位置信息，分 析測試實驗數(shù)據(jù)，確定實驗數(shù)據(jù)的精確度， 從而實現(xiàn)清淤機器人作業(yè)。

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