一種定位基站及定位系統的製作方法
2023-06-07 15:49:26 1

本實用新型涉及定位技術領域,尤其涉及一種定位基站及定位系統。
背景技術:
隨著定位設備和網絡技術的發展,位置服務在人們的生活中越來越重要。目前的定位根據定位區域的不同可以分為室外定位以及室內定位。其中,室外定位主要通過衛星定位系統實現,目前的室外定位技術能夠很好地滿足室外定位的需求。然而,在室內進行定位時,由於受定位時間、定位精度以及室內複雜環境等條件的限制,室外定位技術應用於室內定位時無法滿足用戶的需求。
為了滿足室內定位,現有方案例如通過室內全球定位系統、紅外線、藍牙等技術進行定位感知。然而,現有室內定位方案的成本較高,設備配置複雜且定位精度有待提高。
技術實現要素:
有鑑於此,本實用新型實施例提供一種定位基站及定位系統,簡化了定位基站的結構,易於小型化,降低了製作成本,且定位精度較高。
第一方面,本實用新型實施例提供了一種定位基站,包括:
旋轉雷射平面發射單元、超聲波發射裝置以及同步裝置;
所述旋轉雷射平面發射單元,用於繞著旋轉軸旋轉發射呈設定角度出射的兩個雷射平面信號;
所述超聲波發射裝置,用於發射超聲波信號;
所述同步裝置,用於發送同步信號;
其中,所述兩個雷射平面信號包括第一雷射平面信號和第二雷射平面信號,所述第一雷射平面信號形成的平面與所述第二雷射平面信號形成的平面之間呈90度夾角;所述第一雷射平面信號形成的平面以及所述第二雷射平面信號形成的平面均與所述旋轉軸呈45度夾角。
第二方面,本實用新型實施例提供了一種定位系統,包括本實用新型實施例提供的定位基站,還包括空間待定位裝置和計算裝置,
所述空間待定位裝置,用於接收所述定位基站中同步裝置發送的同步信號、所述定位基站中發射的呈設定角度的兩個雷射平面信號,以及所述超聲波發射裝置發射的超聲波信號,並分別記錄接收到所述同步信號的第一基準時刻、接收到所述兩個雷射平面信號的第一時刻和第二時刻,以及接收到所述超聲波信號的第三時刻;
計算裝置,用於根據所述第一基準時刻,所述第一時刻、所述第二時刻以及所述定位基站中旋轉雷射平面發射單元的轉速,確定目標雷射平面從所述第一基準時刻分別到所述第一時刻和所述第二時刻旋轉的第一旋轉角度和第二旋轉角度;
其中,目標雷射平面為所述兩個雷射平面信號中最先掃描到所述空間待定位裝置的雷射平面信號形成的平面;
根據所述同步信號的第二基準時刻和所述空間待定位裝置接收到超聲波信號的第三時刻,確定所述空間待定位裝置與所述定位基站之間距離;
根據所述第一旋轉角度、所述第二旋轉角度以及所述空間待定位裝置與所述定位基站之間的距離確定所述空間待定位裝置的位置。
本實用新型實施例提供的技術方案,在定位基站中通過採用發射柵能夠將雷射源發射的線雷射信號轉換成呈設定角度的兩個雷射平面信號,以使兩個雷射平面信號對空間待定位裝置進行掃描,以進行定位,簡化了定位基站的結構,使定位基站易於小型化,降低了製作成本,且定位精度較高。
附圖說明
通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述,本實用新型的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯:
圖1是本實用新型實施例提供的一種定位基站結構示意圖;
圖2是本實用新型實施例提供的又一種定位基站結構示意圖;
圖3a是本實用新型實施例提供的一種波浪鏡片的正視圖;
圖3b是本實用新型實施例提供的又一種波浪鏡片的正視圖;
圖3c是本實用新型實施例提供的又一種波浪鏡片的正視圖;
圖4是本實用新型實施例提供的一種定位系統的結構示意圖;
圖5是本實用新型實施例提供的一種定位系統所執行的定位方法的流程圖;
圖6a是本實用新型實施例提供的一種定位方法的原理圖;
圖6b是本實用新型實施例提供的又一種定位方法的原理圖;
圖6c是本實用新型實施例提供的又一種定位方法的原理圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。可以理解的是,此處所描述的具體實施例僅僅用於解釋本實用新型,而非對本實用新型的限定。另外還需要說明的是,為了便於描述,附圖中僅示出了與本實用新型相關的部分而非全部內容。
圖1是本實用新型實施例提供的一種定位基站的結構示意圖,如圖1所示,所述定位基站1包括:旋轉雷射平面發射單元、超聲波發射裝置40以及同步裝置50。其中,旋轉雷射平面發射單元,用於繞著旋轉軸60旋轉發射呈設定角度出射的兩個雷射平面信號。
可選的,旋轉雷射平面發射單元包括雷射源10、發射柵20、驅動裝置30。其中,雷射源10,用於發射線雷射信號。發射柵20,用於將雷射源10發射的線雷射信號轉換成呈設定角度出射的兩個雷射平面信號,並且設定角度可以是任意角度(任意角度不包括雷射平面垂直於旋轉軸的情況),可根據需要進行確定,且可根據需要確定發射柵20的結構。驅動裝置30,用於驅動從發射柵20出射的兩個雷射平面信號圍繞旋轉軸60進行旋轉,以使兩個雷射平面信號分別對空間待定位裝置進行空間掃描。超聲波發射裝置40,用於發送超聲波信號;同步裝置50,用於發送同步信號,同步信號攜帶兩個雷射平面信號的第一基準時刻的信息以及超聲波信號發送的第二基準時刻的信息。
可選的,超聲波發射裝置40設置於旋轉軸60的延長線上,並且超聲波發射裝置40還可以設置在其他位置。可選的,驅動裝置30為電機,旋轉軸為電機的轉軸,並且驅動裝置30還可以是其他驅動從發射柵出射的雷射平面信號旋轉的裝置。發射柵20設置於電機的轉盤圓周上,圍繞電機的轉軸進行旋轉。雷射源10可以設置在電機的轉軸上,或者也可以設置在電機的轉盤上,當雷射源10設置在電機轉盤上時,雷射源10和發射柵20的相對位置不變;並且雷射源10還可以設置在其他位置,只要使雷射源10發射的線雷射信號能正對發射柵表面即可。
所述定位基站1還包括控制裝置(圖1中未示出),用於控制旋轉雷射平面發射單元的轉速、控制旋轉雷射平面發射單元發射兩個雷射平面信號,以及控制同步裝置發送同步信號的第一基準時刻。
需要說明的是,本實用新型實施例中圖1中示例性將旋轉軸的轉動方向示意為逆時針方向,但旋轉軸的轉動方向還可以是順時針方向。並且本實用新型實施例中示例性將超聲波發射裝置設置於圖1中所示的位置,但僅僅是一種示例,在本實用新型的其他實施例中,超聲波發射裝置可設置於兩個雷射平面信號形成平面的交線與旋轉軸的交點,或者還可以是其他位置。
圖2是本實用新型實施例提供的又一種定位基站的結構示意圖,在上述實施例的基礎上,定位基站1包括旋轉雷射平面發射單元、超聲波發射裝置40以及同步裝置50。可選的,旋轉雷射平面發射單元包括雷射源10、發射柵20、驅動裝置30、以及發射鏡70,其中,發射鏡70用於改變雷射源10發射的線雷射信號的方向,並將改變方向的線雷射信號導向發射柵20。
本實施例中,可選的,發射鏡70用於將雷射源10發射的線雷射信號進行反射,以使反射的線雷射信號入射到發射柵20上。其中,發射鏡的數量可以是一個,也可以是多個,並且發射鏡的數量並不作限制。當驅動裝置30為電機時,發射鏡設置在電機的轉軸上,隨電機轉軸的旋轉而轉動。發射柵設置在電機的轉盤上,並與發射鏡的相對位置不變。
所述定位基站1還包括控制裝置(圖2中未示出),用於控制旋轉雷射平面發射單元的轉速、控制旋轉雷射平面發射單元發射兩個雷射平面信號,以及控制同步裝置發送同步信號的第一基準時刻。其中,可選的,控制裝置用於控制電機的轉速、控制旋轉雷射平面發射單元發射兩個雷射平面信號,以及控制同步裝置發送同步信號的第一基準時刻。
進一步,可選的,發射柵為光學結構,包括第一部分和第二部分;第一部分,用於將雷射源發射的線雷射信號轉換成第一雷射平面信號;第二部分,用於將雷射源發射的線雷射信號轉換成第二雷射平面信號;其中,第一雷射平面信號與第二雷射平面信號呈設定角度。可選的,光學結構為波浪鏡片。波浪鏡片包括第一部分和第二部分;第一部分包括多數個第一波浪線,多數個第一波浪線平行設置,第一部分用於將雷射源發射的線雷射信號轉換成第一雷射平面信號;第二部分包括多數個第二波浪線,多數個第二波浪線平行設置,第二部分用於將雷射源發射的線雷射信號轉換成第二雷射平面信號;其中,第一波浪線的方向與第二波浪線的方向不同。其中,對於第一波浪線和第二波浪線的長度並不作限定,可根據需要進行設定。圖3是本實用新型實施例提供的一種波浪鏡片的正視圖;如圖3所示,可選的,波浪鏡片20中第一波浪線201與旋轉軸所在的方向垂直;波浪鏡片20中第二波浪線202與旋轉軸所在的方向呈45度夾角。其中,圖3中豎直方向為旋轉軸所在的方向,旋轉軸的方向與圖3a中虛線所在的方向平行。
其中,當第一波浪線與旋轉軸所在的方向垂直時,波浪鏡的第一部分轉換的第一雷射平面信號形成的平面與旋轉軸平行。當第二波浪線與旋轉軸所在的方向呈45度夾角時,波浪鏡的第二部分轉換的第二雷射平面信號形成的平面與旋轉軸呈45度夾角。
具體的,第一部分能夠將入射到第一部分上的線雷射信號展開,形成第一雷射平面信號,並且第一雷射平面信號形成平面與第一波浪線垂直。第二部分能夠將入射到第二部分上的線雷射信號展開,形成第二雷射平面信號,並且第二雷射平面信號形成的平面與第二波浪線垂直。
圖3b是本實用新型實施例提供的又一種波浪鏡片的正視圖,如圖3b所示,第一波浪線201與第二波浪線202之間呈90度夾角,且第一波浪線201和第二波浪線202與旋轉軸的夾角均為45度。圖3b中豎直方向與旋轉軸所在的方向,旋轉軸的方向與圖3b中虛線所在的方向平行。
其中,當第一波浪線和第二波浪線之間呈90度夾角,且第一波浪線和第二波浪線與旋轉軸的夾角均為45度時,第一雷射平面信號形成的平面與第二雷射平面信號形成的平面之間呈90度夾角,且第一雷射平面信號形成的平面以及第二雷射平面信號形成的平面均與旋轉軸呈45度夾角。第一波浪線與第一雷射平面信號形成的平面垂直,第二波浪線與第二雷射平面信號形成的平面垂直。
圖3c是本實用新型實施例提供的又一種波浪鏡片的正視圖;如圖3c所示,波浪鏡片20中第一波浪線201與旋轉軸所在的方向呈第一預設角度;第二波浪線202與旋轉軸所在的方向呈第二預設角度。圖3c中豎直方向為旋轉軸所在的方向,旋轉軸的方向與圖3c中虛線所在的方向平行。
當波浪鏡片中的第一波浪線與旋轉軸所在的方向呈第一預設角度;第二波浪線與旋轉軸所在的方向呈第二預設角度時,第一雷射平面信號形成的平面與旋轉軸呈第三預設角度,第二雷射平面信號形成的平面與旋轉軸呈第四預設角度,其中,第一預設角度與第三預設角度之和為90度,第二預設角度與第四預設角度之和為90度。其中,對第一預設角度以及第二預設角度並不作限制,可根據需要進行設定。第一預設角度以及第二預設角度不能為90度。
需要說明的是,本實用新型實施例示例性採用了圖3a-3c所示波浪鏡的結構進行了說明,但是在本實用新型其他實施例中,波浪鏡的結構還可以是其他形式,能夠實現將線雷射信號轉換成呈設定角度的兩個雷射平面信號的目的即可。波浪鏡為左右結構,也可以為上下結構,上面部分的波浪線和旋轉軸呈一個角度,下面部分的波浪線和旋轉軸呈一個角度,角度都不能為0度。
需要說明的是,光學結構還可以是其他結構,對光學結構並不作限定,能夠將線雷射信號轉換成呈預設角度出射的兩個雷射平面信號即可,例如光學結構還可以是凸透鏡等結構。
通過採用上述的發射柵,能夠將線雷射信號轉換成呈設定角度的兩個雷射平面信號,以使兩個雷射平面信號空間待定位裝置對空間進行掃描,對空間內的空間待定位裝置進行定位。
圖4是本實用新型實施例提供的一種定位系統結構示意圖,其中,所述定位系統3包括定位基站1、空間待定位裝置2和計算裝置4。
所述空間待定位裝置2,用於接收定位基站1中同步裝置發送的同步信號、所述定位基站1中發射的呈設定角度的兩個雷射平面信號以及所述超聲波發射裝置發射的超聲波信號,並分別記錄接收到所述同步信號的第一基準時刻、接收到兩個雷射平面信號的第一時刻和第二時刻,以及接收到所述超聲波信號的第三時刻;;
計算裝置4,基於所述第一基準時刻,所述第一時刻、所述第二時刻以及定位基站1中旋轉雷射平面發射單元的轉速確定目標雷射平面從第一基準時刻分別到第一時刻和第二時刻旋轉的第一旋轉角度和第二旋轉角度;其中,目標雷射平面為兩個雷射平面信號中最先掃描到空間待定位裝置的雷射平面信號形成的平面;
根據同步信號的第二基準時刻以及第三時刻確定空間待定位裝置與定位基站之間距離;
根據第一旋轉角度、第二旋轉角度以及空間待定位裝置2與定位基站1之間的距離確定空間待定位裝置2的位置。
具體的,當兩個雷射平面信號包括第一雷射平面信號和第二雷射平面信號,第一雷射平面信號形成的平面與第二雷射平面信號形成的平面之間呈90度夾角,且第一雷射平面信號形成的平面以及第二雷射平面信號形成的平面均與旋轉軸呈45度夾角時,計算裝置基於如下的公式確定所述空間待定位裝置的位置:
其中,x為所述空間待定位裝置在X軸方向的坐標,y為所述空間待定位裝置在Y軸方向的坐標,z為所述空間待定位裝置在Z軸方向的坐標;l為所述空間待定位裝置與所述定位基站之間距離;θ=θ2-θ1,θ1為所述第一旋轉角度;θ2為所述第二旋轉角度。
在本實施例中,可選的,空間待定位裝置包括同步信號接收裝置,光電感應電路、超聲波接收裝置,其中,同步信號接收裝置用於接收同步信號;光電感應電路,用於接收兩個雷射平面信號,並分別記錄接收到兩個雷射平面信號的第一時刻和第二時刻,超聲波接收裝置,用於接收超聲波信號,並記錄超聲波信號接收到的第三時刻。
計算裝置4可以和空間待定位裝置2連接在一起,直接根據從空間待定位裝置2得到的第一基準時刻、第二基準時刻、第一時刻、第二時刻以及預定的定位基站中驅動裝置的轉速來計算空間待定位裝置2的空間位置;計算裝置4也可以和空間待定位裝置2分置,空間待定位裝置2通過有線或者無線的方式將上述信息傳送給計算裝置,來計算得到空間待定位裝置2的空間位置。
對於採用上述定位系統進行定位的方法,在下述的定位方法中進行詳細的說明。通過採用上述的定位系統,簡化了結構,並且降低了製備成本和控制難度,且定位精確。
圖5是本實用新型實施例提供的一種定位系統所執行的定位方法流程圖,所述方法用於本實用新型實施例提供的定位系統,所述方法具體包括:
S510:接收定位基站發送的同步信號、呈設定角度的兩個雷射平面信號以及超聲波信號,並分別記錄接收到所述同步信號的第一基準時刻、接收到所述兩個雷射平面信號的第一時刻和第二時刻,以及接收到所述超聲波信號的第三時刻。
在本實施例中,同步信號由定位基站中同步裝置發送,超聲波信號由定位基站中超聲波發射裝置發送。同步信號攜帶兩個雷射平面信號的第一基準時刻的信息以及超聲波信號發送的第二基準時刻的信息,第一時刻和第二時刻分別為兩個雷射平面信號掃描到空間待定位裝置的時間,且第一時刻小於第二時刻。其中,第一基準時刻可以與第二基準時刻相同,也可以不同;第二基準時刻基於第一基準時刻的基礎上,設定固定的時間差值進行超聲波信號的發送。
S520:根據所述第一基準時刻,所述第一時刻、所述第二時刻以及所述定位基站中旋轉雷射平面發射單元的轉速確定目標雷射平面從所述第一基準時刻分別到第一時刻和第二時刻旋轉的第一旋轉角度和第二旋轉角度。
在本實施例中,目標雷射平面為所述兩個雷射平面信號中最先掃描到所述空間待定位裝置的雷射平面。
S530:根據同步信號的第二基準時刻以及所述空間待定位裝置接收到超聲波信號的第三時刻確定所述空間待定位裝置與所述定位基站之間距離。
在本實施例中,由於發送超聲波信號的時間是第二基準時刻,接收超聲波信號的時刻是第三時刻,故由第三時刻以及第二基準時刻確定超聲波在空間傳輸的時間,基於超聲波在空間傳輸的時間以及超聲波的傳輸速度即可確定超聲波發射裝置與空間待定位裝置之間的距離,即定位基站與空間待定位裝置之間的距離。
S540:基於所述第一旋轉角度、所述第二旋轉角度、以及所述空間待定位裝置與所述定位基站之間的距離確定所述空間待定位裝置的位置。
在本實施例中,當第一雷射平面信號形成的平面與旋轉軸平行,且當第二雷射平面信號形成的平面與旋轉軸呈45度夾角時,(第一雷射平面信號和第二雷射平面信號採用圖3a所示的波浪鏡片形成),可選的,所述基於所述第一旋轉角度、所述第二旋轉角度、以及所述空間待定位裝置與所述定位基站之間的距離確定所述空間待定位裝置的位置,包括:
基於如下的公式確定所述空間待定位裝置的位置:
其中,x為空間待定位裝置在X軸方向的坐標,y為空間待定位裝置在Y軸方向的坐標,z為空間待定位裝置在Z軸方向的坐標;l為所述空間待定位裝置與所述定位基站之間距離;θ=θ2-θ1,θ1為第一旋轉角度,θ2為第二旋轉角度。
如圖6a所示,驅動裝置的轉軸為Y軸的方向,故旋轉軸為Y軸方向,超聲波發送裝置位於原點的位置。當旋轉軸逆時針旋轉時,θ1為第二雷射平面信號形成的平面從所述第一基準時刻到第一時刻旋轉的角度,且為第二雷射平面信號形成的平面從第一基準時刻到掃描到所述空間待定位裝置時旋轉的角度。θ2為第二雷射平面信號形成的平面從所述第一基準時刻到第二時刻旋轉的角度,且為第一雷射平面信號形成的平面從第一基準時刻到掃描到所述空間待定位裝置時旋轉的角度。當旋轉軸順時針旋轉時,θ1為第一雷射平面信號形成的平面從所述第一基準時刻到第一時刻旋轉的角度,且為第一雷射平面信號形成的平面從第一基準時刻到掃描到所述空間待定位裝置時旋轉的角度;θ2為第一雷射平面信號形成的平面從所述第一基準時刻到第二時刻旋轉的角度,且為第二雷射平面信號形成的平面從第一基準時刻到掃描到所述空間待定位裝置時旋轉的角度,其中,第一時刻小於第二時刻。
對於空間待定位裝置的位置的計算過程具體如下:以旋轉軸逆時針旋轉為例,如圖6a所示,Y軸為旋轉軸所在的方向;A點為空間待定位裝置,AOY平面為第一雷射平面信號形成的平面,第一雷射平面信號形成的平面與旋轉軸平行。A′點為空間待定位裝置A在第二雷射平面信號形成平面上的掃描位置,A′OZ平面為第二雷射平面信號形成的平面,第二雷射平面信號形成的平面與旋轉軸呈45度。θ1為第二雷射平面信號形成的平面從所述第一基準時刻到第一時刻旋轉的角度。若第一基準時刻為T0.第一時刻為T1,則θ1=(T1-T0)×w,其中,w為驅動裝置的轉速。θ2為第二雷射平面信號形成的平面形成的平面從第一基準時刻到第二時刻旋轉的角度,若第二時刻為T2,則θ2=(T2-T0)×w。
其中,當旋轉軸逆時針旋轉時,第一時刻為第二雷射平面信號形成的平面掃描到空間待定位裝置的時間,第二時刻為第一雷射平面信號形成的平面掃描到空間待定位裝置的時間,也就是說第一時刻為接收到第二雷射平面信號的時間,第二時刻為接收到第一雷射平面信號的時間。如圖6a所示,y′是A′在Y軸上的投影,則在A′y′O三角形中,A′y′2+Oy′2=A′O2。從A′向YOZ平面做垂線,垂點為T,T′為T在XOZ平面的投影。則在A′TT′三角形中,由於∠TT′A′=45°,∠A′TT′=90°,所以三角形A′TT′為等腰直角三角形,所以A′T=TT′,在三角形A′Ty′中,A點在Y軸的方向的坐標值分別與圖6a中的Oy′、TT′相等,A′O=AO=l。由此,得出A′y′2+y2=l2;並計算出y。同理,對於x,z也可以得出,並不再累述。
在本實施例中,當第一雷射平面信號形成的平面與第二雷射平面信號形成的平面之間呈90度夾角,且第一雷射平面信號形成的平面以及第二雷射平面信號形成的平面均與旋轉軸呈45度夾角時,(第一雷射平面信號和第二雷射平面信號採用如圖4所示的波浪鏡片形成),可選的,所述根據第一旋轉角度、所述第二旋轉角度、以及所述空間待定位裝置與所述定位基站之間的距離確定所述空間待定位裝置的位置,包括:
基於如下的公式確定所述空間待定位裝置的位置:
其中,x為空間待定位裝置在X軸方向的坐標,y為空間待定位裝置在Y軸方向的坐標,z為空間待定位裝置在Z軸方向的坐標;l為所述空間待定位裝置與所述定位基站之間距離;θ=θ2-θ1,θ1為第一旋轉角度,θ2為第二旋轉角度。
如圖6b所示,驅動裝置的轉軸為Y軸的方向,故旋轉軸為Y軸方向,超聲波發送裝置位於原點的位置。當旋轉軸順時針旋轉時,θ1為第一雷射平面信號形成的平面從第一基準時刻到第一時刻旋轉的角度,且為第一雷射平面信號形成的平面從第一基準時刻到掃描到空間待定位裝置時旋轉的角度;θ2為第一雷射平面信號形成的平面從第一基準時刻到第二時刻旋轉的角度,且為第二雷射平面信號形成的平面從第一基準時刻到掃描到空間待定位裝置時旋轉的角度。當旋轉軸逆時針旋轉時,θ1為第二雷射平面信號形成的平面從第一基準時刻到第一時刻旋轉的角度,且為第二雷射平面信號形成的平面從第一基準時刻到掃描到空間待定位裝置時旋轉的角度;θ2為第二雷射平面信號形成的平面從第一基準時刻到第二時刻旋轉的角度,且為第一雷射平面信號形成的平面從第一基準時刻到掃描到空間待定位裝置時旋轉的角度。
如圖6b所示,針對空間待定位裝置的位置的計算方法與圖6a中空間待定位裝置位置的計算方法相同。Y軸為旋轉軸所在的方向,旋轉軸沿逆時針方向旋轉;A點為空間待定位裝置,AOY平面為第一雷射平面信號形成的平面,第一雷射平面信號形成的平面與旋轉軸呈45度。A′點為空間待定位裝置A在第二雷射平面信號形成平面的掃描位置,A′OZ平面為第二雷射平面信號形成的平面,第二雷射平面信號形成的平面與旋轉軸呈45度。通過對第一雷射平面信號形成的平面以及第二雷射平面信號的交線作一個輔助的平行於旋轉軸的平面,利用第一雷射平面信號形成的平面以及第二雷射平面信號形成的平面均與旋轉軸呈45度夾角,以及幾何關係,得到空間待定位裝置A的坐標。
在本實施例中,當第一雷射平面信號形成的平面與旋轉軸呈第三預設角度,第二雷射平面信號形成的平面與旋轉軸呈第四預設角度時,(第一雷射平面信號和第二雷射平面信號採用圖3c所示的光柵形成)可選的,所述根據所述第一旋轉角度和第二旋轉角度以及所述空間待定位裝置與所述定位基站之間的距離確定空間待定位裝置的位置,包括:
基於如下的公式確定所述空間待定位裝置的位置:
x=rcosθ1
y=rsinβ1cotα1
z=rsinθ1
其中,x為空間待定位裝置在X軸方向的坐標,y為空間待定位裝置在Y軸方向的坐標,z為空間待定位裝置在Z軸方向的坐標;l為所述空間待定位裝置與所述定位基站之間距離;α1為第二雷射平面信號形成的平面與旋轉軸之間的角度,且為第四預設角度;α2為第一雷射平面信號形成的平面與旋轉軸之間的角度,且為第三預設角度;θ=θ2-θ1,θ1為第一旋轉角度,θ2為第二旋轉角度。
當轉軸順時針旋轉時,θ1為第一旋轉角度,即為第一雷射平面信號形成的平面從所述第一基準時刻到第一時刻旋轉的角度,且為第一雷射平面信號形成的平面從第一基準時刻到掃描到所述空間待定位裝置時旋轉的角度;θ2為第二旋轉角度,即為第一雷射平面信號形成的平面從所述第一基準時刻到第二時刻旋轉的角度,且為第二雷射平面信號形成的平面從第一基準時刻到掃描到所述空間待定位裝置時旋轉的角度;
或者,旋轉軸逆時針旋轉時,θ1為第二雷射平面信號形成的平面從所述第一基準時刻到第一時刻旋轉的角度,且為第二雷射平面信號形成的平面從第一基準時刻到掃描到所述空間待定位裝置時旋轉的角度;θ2為第二雷射平面信號形成的平面從所述第一基準時刻到第二時刻旋轉的角度,且為第一雷射平面信號形成的平面從第一基準時刻到掃描到所述空間待定位裝置時旋轉的角度。
如圖6c所示,以旋轉軸逆時針旋轉為例,Y軸為旋轉軸所在的方向;A點為空間待定位裝置,AOY平面為第一雷射平面信號形成的平面,第一雷射平面信號形成的平面與旋轉軸之間的夾角為α2。A′點為空間待定位裝置A在第二雷射平面信號形成平面的掃描位置,A′OZ平面為第二雷射平面信號形成的平面,第二雷射平面信號形成的平面與旋轉軸之間的夾角為α1。θ1為第二雷射平面信號形成的平面從所述第一基準時刻到第一時刻旋轉的角度。若第一基準時刻為T0.第一時刻為T1,則θ1=(T1-T0)×w,其中,w為驅動裝置的轉速。θ2為第二雷射平面信號形成的平面形成的平面從第一基準時刻到第二時刻旋轉的角度,若第二時刻為T2,則θ2=(T2-T0)×w。
其中,第一時刻為第二雷射平面信號形成的平面掃描到空間待定位裝置的時間,第二時刻為第一雷射平面信號形成的平面掃描到空間待定位裝置的時間。如圖6c所示,通過對第一雷射平面信號形成的平面以及第二雷射平面信號的交線作一個輔助的平行於旋轉軸的平面,利用第一雷射平面信號形成的平面以及第二雷射平面信號形成的平面均分別與旋轉軸之間的角度,以及幾何關係,得到空間待定位裝置A的坐標。
需要說明的是,在詳述本實用新型實施例時,為便於說明,表示裝置結構以及定位原理的示意圖並非按照一般比例作局部放大,而且所述以試圖只是示例,其在此不應限制本實用新型保護的範圍。
通過採用具有發射柵的定位系統進行定位,降低了製作成本,簡化了控制系統,且定位精度較高。
注意,上述僅為本實用新型的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解,本實用新型不限於這裡所述的特定實施例,對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本實用新型的保護範圍。因此,雖然通過以上實施例對本實用新型進行了較為詳細的說明,但是本實用新型不僅僅限於以上實施例,在不脫離本實用新型構思的情況下,還可以包括更多其他等效實施例,而本實用新型的範圍由所附的權利要求範圍決定。