一種四旋翼激光切割裝置及使用方法
【技術領域】
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[0001]本發明涉及一種工業激光加工裝置，尤其涉及一種四旋翼激光切割裝置及使用方法。
【背景技術】
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[0002]慣性傳感器是檢測和測量加速度、傾斜、沖擊、振動、旋轉和多自由度(DoF)運動的傳感器。慣性傳感器是解決導航、定向和運動載體控制的重要部件。低精度MEMS慣性傳感器作為消費電子類產品主要用在手機、GPS導航、游戲機、數碼相機、音樂播放器、無線鼠標、PD、硬盤保護器、智能玩具、計步器、防盜系統。由于具有加速度測量、傾斜測量、振動測量甚至轉動測量等基本測量功能，有待挖掘的消費電子應用會不斷出現。中級MEMS慣性傳感器作為工業級及汽車級產品，則主要用于汽車電子穩定系統(ESP或ESC)GPS輔助導航系統，汽車安全氣囊、車輛姿態測量、精密農業、工業自動化、大型醫療設備、機器人、儀器儀表、工程機械等。高精度的MEMS慣性傳感器作為軍用級和宇航級產品，主要要求高精度、全溫區、抗沖擊等指數。主要用于通訊衛星無線、導彈導引頭、光學瞄準系統等穩定性應用；飛機/導彈飛行控制、姿態控制、偏航阻尼等控制應用、以及中程導彈制導、慣性GP戰場機器人等。
[0003]近年來，MEMS(微機電系統)結構的慣性傳感器隨半導體技術的進步得到了迅速發展，使其低成本而高精度的期望得到了實現。MEMS慣性傳感器組成的慣性導航裝置給四旋翼飛行器提供了導航和定位信息，再加上近年來針對于四旋翼飛行器姿態解算的數字濾波算法的優化，使得四旋翼飛行器的運行軌跡和定位精度大大提高。
【發明內容】
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[0004]為了解決上述問題，本發明提供了一種結構原理簡單、操作方便，能夠實現加工現場與操作現場分離、快速、高精度的進行激光切割、焊接等操作的技術，從而大幅提高加工的安全性的技術方案:
[0005]—種四旋翼激光切割裝置及使用方法，包括四旋翼飛行器、云臺、激光切割頭，四旋翼飛行器設置四組，且分別通過RS485通訊模塊連接位置反饋裝置，四旋翼飛行器與激光切割頭之間設有云臺，且激光切割頭與云臺垂直連接，四旋翼飛行器中安裝有用于姿態檢測的慣性傳感器、高性能的微處理器和數據傳輸量大的無線傳輸模塊，微處理器分別連接慣性傳感器、位置反饋裝置，并通過無線傳輸模塊連接上位機。
[0006]作為優選，云臺中安裝有3個伺服電機，且伺服電機連接四旋翼飛行器。
[0007]作為優選，慣性傳感器采用MEMS慣性傳感器，MEMS慣性傳感器包括MEMS加速度計、MEMS陀螺、慣性測量單元、姿態參考模塊，MEMS加速度計由傳感元件和檢測電路組成，姿態參考模塊由三個MEMS加速度傳感器、三個陀螺以及解算電路組成。
[0008]作為優選，其使用方法包括以下步驟:
[0009]A、伺服電機啟動，帶動四旋翼飛行器運動，慣性傳感器和位置反饋裝置檢測四組四旋翼飛行器飛行姿態和位置，并傳輸至微處理器；
[0010]B、微處理器接收到飛行姿態數據和位置數據，并對姿態數據、位置數據和無線傳輸數據進行運算，得到四旋翼飛行器的四個旋翼的控制量；
[0011]C、控制量通過無線傳輸模塊傳輸至上位機，上位機接收控制量后發送指令至微處理器；
[0012]D、微處理器控制四旋翼飛行器和云臺來調整激光切割頭的姿態，使激光切割頭始終與云臺垂直進行激光切割。
[0013]本發明的有益效果在于:
[0014](1)本發明結構原理簡單、操作方便，能夠實現加工現場與操作現場分離、快速、高精度的進行激光切割、焊接等操作的技術，從而大幅提高加工的安全性。
[0015](2)本發明在四旋翼飛行器與激光切割頭之間設置云臺，能夠保證四旋翼飛行器在飛行期間激光切割頭(或焊接頭)垂直于工作面，而不受飛行器運動的影響。
【附圖說明】
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[0016]圖1為本發明的整體連接結構圖；
[0017]圖2為本發明的各功能模塊原理框圖。
【具體實施方式】
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[0018]為使本發明的發明目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的實施方式作進一步地詳細描述。
[0019]如圖1、圖2所示，一種四旋翼激光切割裝置及使用方法，包括四旋翼飛行器1、云臺2、激光切割頭3，所述四旋翼飛行器1設置四組，且分別通過RS485通訊模塊連接位置反饋裝置4，所述四旋翼飛行器1與所述激光切割頭3之間設有云臺2，且所述激光切割頭3與所述云臺2垂直連接，所述四旋翼飛行器1中安裝有用于姿態檢測的慣性傳感器6、高性能的微處理器7和數據傳輸量大的無線傳輸模塊8，所述微處理器7分別連接所述慣性傳感器6、所述位置反饋裝置4，并通過所述無線傳輸模塊8連接上位機9，云臺2中安裝有3個伺服電機5，且所述伺服電機5連接所述四旋翼飛行器1，伺服電機和四旋翼飛行器1進行聯動，始終保證激光切割頭3的垂直。
[0020]本實施例中，慣性傳感器6采用MEMS慣性傳感器，所述MEMS慣性傳感器包括MEMS加速度計、MEMS陀螺、慣性測量單元、姿態參考模塊，所述MEMS加速度計由傳感元件和檢測電路組成，所述姿態參考模塊由三個MEMS加速度傳感器、三個陀螺以及解算電路組成。每個MEMS傳感器都實現了業界領先的技術與信號調理技術的完美結合，可提供優化的動態性能。工廠校準為每個MEMS傳感器提供靈敏度、偏置、對準和線性加速度(陀螺儀偏置)特性。因此，每個MEMS傳感器都有其自己的動態補償公式，可在_40°C至+85°C的溫度范圍內提供精確的傳感器測量。能夠精準測量四旋翼飛行器1的飛行姿態。
[0021]其使用方法包括以下步驟:
[0022]A、伺服電機5啟動，帶動四旋翼飛行器1運動，慣性傳感器6和位置反饋裝置4檢測四組四旋翼飛行器1飛行姿態和位置，并傳輸至微處理器7 ;
[0023]B、微處理器7接收到飛行姿態數據和位置數據，并對姿態數據、位置數據和無線傳輸數據進行運算，得到四旋翼飛行器1的四個旋翼的控制量，進行精確控制飛行器的空間飛行的距離；
[0024]C、控制量通過無線傳輸模塊8傳輸至上位機9，上位機9接收控制量后發送指令至微處理器7 ;
[0025]D、微處理器7控制四旋翼飛行器1和云臺2來調整激光切割頭3的姿態，使激光切割頭3始終與云臺2垂直進行激光切割。
[0026]本發明采用高性能的MEMS結構的慣性傳感器6，以及具有浮點運算單元的高性能微處理器7，用于進行姿態采集及解算，并要在外界加裝位置反饋裝置4進行高精度的位置反饋，利用無線數據傳輸的方式進行上位機與四旋翼飛行器1、四旋翼飛行器與位置反饋裝置4之間的通信。本發明的有益效果在于:本發明結構原理簡單、操作方便，能夠實現加工現場與操作現場分離、快速、高精度的進行激光切割、焊接等操作的技術，從而大幅提高加工的安全性；在四旋翼飛行器與激光切割頭之間設置云臺，能夠保證四旋翼飛行器在飛行期間激光切割頭(或焊接頭)垂直于工作面，而不受飛行器運動的影響。
[0027]上述實施例只是本發明的較佳實施例，并不是對本發明技術方案的限制，只要是不經過創造性勞動即可在上述實施例的基礎上實現的技術方案，均應視為落入本發明專利的權利保護范圍內。
【主權項】
1.一種四旋翼激光切割裝置及使用方法，其特征在于:包括四旋翼飛行器、云臺、激光切割頭，所述四旋翼飛行器設置四組，且分別通過RS485通訊模塊連接位置反饋裝置，所述四旋翼飛行器與所述激光切割頭之間設有云臺，且所述激光切割頭與所述云臺垂直連接，所述四旋翼飛行器中安裝有用于姿態檢測的慣性傳感器、高性能的微處理器和數據傳輸量大的無線傳輸模塊，所述微處理器分別連接所述慣性傳感器、所述位置反饋裝置，并通過所述無線傳輸模塊連接上位機。2.根據權利要求1所述的一種四旋翼激光切割裝置及使用方法，其特征在于:所述云臺中安裝有3個伺服電機，且所述伺服電機連接所述四旋翼飛行器。3.根據權利要求1所述的一種四旋翼激光切割裝置及使用方法，其特征在于:所述慣性傳感器采用MEMS慣性傳感器，所述MEMS慣性傳感器包括MEMS加速度計、MEMS陀螺、慣性測量單元、姿態參考模塊，所述MEMS加速度計由傳感元件和檢測電路組成，所述姿態參考模塊由三個MEMS加速度傳感器、三個陀螺以及解算電路組成。4.根據權利要求1所述的一種四旋翼激光切割裝置及使用方法，其特征在于:其使用方法包括以下步驟: A、伺服電機啟動，帶動四旋翼飛行器1運動，慣性傳感器和位置反饋裝置檢測四組四旋翼飛行器飛行姿態和位置，并傳輸至微處理器； B、微處理器接收到飛行姿態數據和位置數據，并對姿態數據、位置數據和無線傳輸數據進行運算，得到四旋翼飛行器的四個旋翼的控制量； C、控制量通過無線傳輸模塊傳輸至上位機，上位機接收控制量后發送指令至微處理器; D、微處理器控制四旋翼飛行器和云臺來調整激光切割頭的姿態，使激光切割頭始終與云臺垂直進行激光切割。
【專利摘要】本發明提供了一種四旋翼激光切割裝置及使用方法，包括四旋翼飛行器、云臺、激光切割頭，四旋翼飛行器設置四組，且分別通過RS485通訊模塊連接位置反饋裝置，四旋翼飛行器與激光切割頭之間設有云臺，且激光切割頭與云臺垂直連接，四旋翼飛行器中安裝有用于姿態檢測的慣性傳感器、高性能的微處理器和數據傳輸量大的無線傳輸模塊，微處理器分別連接慣性傳感器、位置反饋裝置，并通過無線傳輸模塊連接上位機，本發明結構原理簡單、操作方便，能夠實現加工現場與操作現場分離、快速、高精度的進行激光切割、焊接等操作的技術。從而大幅提高加工的安全性。
【IPC分類】B23K26/70, B23K26/21, B23K26/38
【公開號】CN105382423
【申請號】CN201510952557
【發明人】余波, 李思佳, 李思泉
【申請人】上海嘉強自動化技術有限公司
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年12月16日