用于振镜扫描回转过程中的归零判断装置及方法
阅读说明:本技术 用于振镜扫描回转过程中的归零判断装置及方法 (Return-to-zero judgment device and method for galvanometer scanning rotation process ) 是由 赵凯 刘洋 王少武 宋耀东 张凯 于 2021-07-22 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种用于振镜扫描回转过程中的归零判断装置及方法,属于环境监测技术领域,包括:一回转支承,回转支承的内圈上固定一安装支板,安装支板上安装有驱动装置、红外传感器和激光传感器,驱动装置与回转支承外圈连接,外圈上安装有立柱A,且外圈沿轴向开设有小孔B。本发明将多传感器组合应用在扫描振镜的归零定位,先控制外圈绕内圈快速旋转,利用红外传感技术实现大尺寸定位,缩小归零范围,然后低速进行旋转步进,利用激光探测技术实现小范围的最终快速归零控制。(The invention discloses a return-to-zero judgment device and method for a galvanometer scanning rotation process, which belong to the technical field of environmental monitoring and comprise the following steps: the device comprises a slewing bearing, wherein an installation support plate is fixed on an inner ring of the slewing bearing, a driving device, an infrared sensor and a laser sensor are installed on the installation support plate, the driving device is connected with an outer ring of the slewing bearing, an upright post A is installed on the outer ring, and a small hole B is axially formed in the outer ring. The invention applies the multi-sensor combination to the return-to-zero positioning of the scanning galvanometer, firstly controls the outer ring to rotate around the inner ring rapidly, realizes large-size positioning by using the infrared sensing technology, reduces the return-to-zero range, then carries out rotational stepping at low speed, and realizes the final rapid return-to-zero control in a small range by using the laser detection technology.)
技术领域
本发明涉及环境监测
技术领域
,特别涉及一种用于振镜扫描回转过程中的归零判断装置及方法。背景技术
在环境监测领域,扫描振镜作为激光雷达大气监测的重要部分,扫描精度直接影响到大气污染物分布情况及溯源结果,而零位判断的准确与否直接决定着振镜扫描的累积精度。
现有扫描振镜多采用单一的红外线光电传感器,利用物体对红外光束的反射原理进行探测工作,存在的缺陷在于:一是,由于红外光线发射时具有一定的发射角,其适用于体积较大的物体探测;二是,其内部的光电耦合器易受到各种热源、振动或者辐射的干扰,无法满足高精度高可靠性的要求;三是,扫描振镜大多放置于户外,需承受高低温、车载振动等条件,工作环境较为恶劣,需经常性进行红外传感器的维修、调整或更换,才能保证振镜的零位精度。
发明内容
本发明的目的在于克服背景技术存在的缺陷,保证振镜的零位精度。
为实现以上目的,一方面,本发明采用一种用于振镜扫描回转过程中的归零判断装置,包括一回转支承,回转支承的内圈上固定一安装支板,安装支板上安装有驱动装置、红外传感器和激光传感器,驱动装置与回转支承外圈连接,外圈上安装有立柱A,且外圈沿轴向开设有小孔B。
进一步地,所述驱动装置采用电机,电机的传动齿轮与所述外圈的齿轮传动连接。
进一步地,所述立柱A沿其轴向转动的弧长大于所述小孔B的内径。
进一步地,所述红外光电传感器和激光传感器呈30度、90度或180度夹角布置。
另一方面,采用一种用于振镜扫描回转过程中的归零判断方法,使用如上所述的归零判断装置对扫描振镜进行归零判断,包括:
利用所述驱动装置驱动所述回转支承的外圈绕内圈按照第一设定速度旋转;
判断所述立柱A是否遮挡住所述红外传感器;
若否,则所述驱动装置驱动所述外圈绕内圈按照当前速度持续旋转;
若是,发出初归零信号,利用所述驱动装置驱动所述回转支承的外圈绕内圈按照第二设定速度旋转,进行小幅步进,直至所述激光传感器探测到所述小孔B的位置时,实现所述振镜的归零控制,第二设定速度小于第一设定速度。
进一步地,在所述利用所述驱动装置驱动所述回转支承的外圈绕内圈旋转之前,还包括:
判断所述红外传感器和所述激光传感器是否正常工作;
若是,则进行归零判断;
若否,则对所述红外传感器和所述激光传感器进行更换及维修报警。
进一步地,还包括:
若所述外圈绕内圈旋转超过360度时,所述立柱A仍未遮挡住所述红外传感器,判断所述红外传感器故障。
进一步地,在降低所述外圈绕内圈旋转速度之后,还包括:
若所述外圈绕所述内圈旋转超过2度,所述激光传感器仍未探测到所述小孔B的位置时,判断所述激光传感器故障。
进一步地,还包括:
当所述红外传感器未发出所述初归零信号,且所述激光传感器发出所述归零信号时,判断所述红外传感器故障。
与现有技术相比,本发明存在以下技术效果:本发明通过将红外传感技术和激光探测技术结合应用于扫描振镜的归零定位,先控制回转支承的外圈绕内圈快速旋转,利用红外传感技术缩小归零范围,然后降低旋转速度,在小范围内利用激光传感技术实现扫描振镜的精确快速归零。本方法克服了户外恶劣的工作环境,保证振镜的零位精度,同时提升了振镜的可维护性。
附图说明
下面结合附图,对本发明的
具体实施方式
进行详细描述:
图1是归零判断装置的立体结构图;
图2是归零判断装置的正视图;
图3是归零判断装置的仰视图;
图4是归零判断装置的右视图;
图5是回转支承的立体结构图;
图6是一种用于振镜扫描回转过程中的归零判断方法的流程图;
图7是一种用于振镜扫描回转过程中的归零判断方法的整体流程图。
图中:
1-回转支承;2-安装支板;3-电机;4-红外传感器;5-激光传感器;6-立柱A;7-小孔B;11-内圈;12-外圈;121-外圈齿轮;31-传动齿轮。
具体实施方式
为了更进一步说明本发明的特征,请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用,并非用来对本发明的保护范围加以限制。
如图1至图5所示,本实施例公开了一种用于振镜扫描回转过程中的归零判断装置,包括一回转支承1,回转支承1的内圈11上固定一安装支板2,安装支板2上安装有驱动装置、红外传感器4和激光传感器5,驱动装置与回转支承1的外圈12连接,外圈12上安装有立柱A6,且外圈12沿轴向开设有小孔B7。
需要说明的是,安装支板2上开有螺纹孔,其与驱动装置、红外传感器、激光传感器及回转支承的内圈利用螺钉进行固定连接。驱动装置驱动外圈12绕内圈11旋转,立柱A6和小孔B随之旋转,在立柱A6遮挡住红外传感器4时,发出初归零信号,降低外圈12绕内圈11旋转速度,进行小幅步进,直至激光传感器5探测到小孔B的位置时,实现扫描振镜的归零控制。
由于红外传感器的散射角特性,适用于较大物体的探测,当其应用于精确定位时,无法保证定位精度,激光探测技术由于激光直射光的特性,适用于小体积物体的定位,但扫描转速较快时,存在扫描不到探测孔位置的情况,无法保证其工作的可靠性。本实施例通过结合红外传感技术和激光探测技术应用在扫描振镜的归零定位,保证了振镜的零位精度。
作为进一步优选的技术方案,所述驱动装置采用电机3,电机3的传动齿轮31与所述外圈12的外圈齿轮121传动连接。
作为进一步优选的技术方案,所述立柱A6沿其轴向转动的弧长大于所述小孔B的内径。
作为进一步优选的技术方案,所述红外光电传感器和激光传感器5呈30度、90度或180度夹角布置。
如图6至图7所示,本实施例公开了一种用于振镜扫描回转过程中的归零判断方法,用于使用上述实施例公开的归零判断装置对扫描振镜进行归零判断,包括如下步骤S1至S4:
S1、利用所述驱动装置驱动所述回转支承1的外圈12绕内圈11按照第一设定速度旋转;
S2、判断所述立柱A6是否遮挡住所述红外传感器4,若否执行步骤S3,若是执行步骤S4;
S3、所述驱动装置驱动所述外圈12绕内圈11按照当前速度持续旋转;
S4、发出初归零信号,利用所述驱动装置驱动所述回转支承1的外圈12绕内圈11按照第二设定速度旋转,进行小幅步进,直至所述激光传感器5探测到所述小孔B的位置时,实现所述振镜的归零控制,第二设定速度小于第一设定速度。
需要说明的是,本实施例首先控制回转支承1的外圈12绕内圈11进行快速旋转,利用红外传感技术缩小归零范围,再降低旋转速度,在小范围内利用激光探测技术实现扫描振镜的快速归零。
作为进一步优选的技术方案,在上述步骤S1:在所述利用所述驱动装置驱动所述回转支承1的外圈12绕内圈11旋转之前,还包括:
判断所述红外传感器4和所述激光传感器5是否正常工作;
若是,则进行归零判断;
若否,则对所述红外传感器4和所述激光传感器5进行更换及维修报警。
作为进一步优选的技术方案,还包括:
若所述外圈12绕内圈11旋转超过360度时,所述立柱A6仍未遮挡住所述红外传感器4,判断所述红外传感器4故障。
作为进一步优选的技术方案,在降低所述外圈12绕内圈11旋转速度之后,还包括:
若所述外圈12绕所述内圈11旋转超过a度,所述激光传感器5仍未探测到所述小孔B的位置时,判断所述激光传感器5故障。
需要说明的是,a取值为0<a≤5。
作为进一步优选的技术方案,在降低所述外圈12绕内圈11旋转速度之后,还包括:
若所述外圈12绕所述内圈11旋转超过2度,所述激光传感器5仍未探测到所述小孔B的位置时,判断所述激光传感器5故障。
本发明将多传感器组合应用在扫描振镜的归零定位,先控制外圈绕内圈快速旋转,利用红外传感技术实现大尺寸定位,缩小归零范围,然后低速进行旋转步进,利用激光探测技术实现小范围的最终快速归零控制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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