CN112362087B - 工业测量结构及工业测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及动作捕捉技术领域，尤其涉及一种工业测量结构及工业测量系统。包括惯性传感器和底座，底座包括底板以及设置在底板顶端的四个侧板，任意两个相邻的侧板之间相互垂直，每个侧板均与底板之间相互垂直，底板与四个侧板之间形成凹槽，惯性传感器可拆卸设置在凹槽内，惯性传感器包括位于其顶端的校准端，校准端伸出凹槽且与底板相互平行。本方案通过设置底座和惯性传感器，其中底座具有五个正轴面，惯性传感器具有一个正轴面，通过六面的组合，可实现对惯性传感器的快速、精确的校准，且无论是在出厂前和出厂后的校准过程中，均无需其他辅助校准设备，整体过程方便快捷。通过底座和惯性传感器的组合，还可实现与待测物体之间的快速安装，以实现快速实验的目的。

Description

工业测量结构及工业测量系统

技术领域

本公开涉及动作捕捉技术领域，尤其涉及一种工业测量结构及工业测量系统。

背景技术

现有技术中，在通过惯性传感器进行工业测量前，需要对惯性传感器进行六面校准，一般通过设置一个较大的固定工装，并将惯性传感器设置于固定工装内，通过变换固定工装的位置状态来实现对惯性传感器的六面校准。当惯性传感器校准完成之后，再将其取下并固定于待测物体上，上述过程较为费时费力，易用性较差。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种工业测量结构及工业测量系统。

本公开提供了一种工业测量结构，包括惯性传感器和底座，底座的顶端设有凹槽，惯性传感器可拆卸设置在凹槽内，底座包含一个底面和四个侧面，任意两个相邻的侧面之间相互垂直，每个侧面均与底面之间相互垂直，惯性传感器包括位于其顶端的校准端，校准端伸出凹槽且与底面相互平行。

可选的，底座包括底板以及设置在底板顶端的四个侧板，任意两个相邻的侧板之间相互垂直，每个侧板均与底板之间相互垂直，底板与四个侧板之间形成凹槽，校准端与底板相互平行，至少一个侧板沿从上至下方向开设有一对预留槽，一对预留槽之间的侧板构成第一弹片，第一弹片的内侧顶端设有卡块，惯性传感器对应卡块处设有卡槽。

可选的，底板靠近第一弹片的一端设有条形的应力释放通孔，应力释放通孔沿所在的侧板的长度方向延伸。

可选的，至少一个第一弹片的外部设有按压块，第一弹片的外侧顶端与按压块之间通过第一连接件连接。

可选的，底板的顶端设有用于将惯性传感器顶出凹槽的第二弹片。

可选的，底板的中部设有预留孔，第二弹片位于预留孔内，第二弹片与预留孔之间通过第二连接件连接，第二弹片、第二连接件以及底板之间为一体成型结构。

可选的，第一弹片设有两个，且分别位于两个相对的侧板上。

一种工业测量系统，包括充电盒和工业测量结构，充电盒的表面设有收纳槽，收纳槽的底部设有充电接头，充电盒用于对惯性传感器进行收纳和充电。

可选的，卡槽设有两个且分别位于惯性传感器的一对相对侧壁上，侧板对应一对卡槽设有一对第一弹片及卡块，卡块和卡槽均为长条型且沿相对应的侧板的长度方向延伸，收纳槽的其中一对相对内壁均设有导向条，当惯性传感器插入收纳槽内后，导向条与卡槽相匹配。

可选的，在收纳槽的另一对相对内壁中，其中一个内壁设有防呆凸起，另一个内壁为平面端，惯性传感器远离校准端的一端设有防呆槽，当惯性传感器插入收纳槽后，校准端与收纳槽的平面端相匹配，防呆槽与防呆凸起相匹配。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本方案通过设置底座和惯性传感器，其中底座具有五个正轴面，惯性传感器具有一个正轴面，通过六面的组合，可实现对惯性传感器的快速、精确的校准，且无论是在出厂前和出厂后的校准过程中，均无需其他辅助校准设备，整体过程方便快捷。通过底座和惯性传感器的组合，还可实现与待测物体之间的快速安装，以实现快速实验的目的。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开的爆炸结构示意图；

图2为本公开中惯性传感器的结构示意图；

图3为本公开中充电盒的结构示意图。

其中，1、惯性传感器；11、校准端；12、卡槽；13、防呆槽；2、底座；21、底板；22、侧板；23、凹槽；24、预留槽；25、第一弹片；26、卡块；27、应力释放通孔；28、按压块；29、第二弹片；3、充电盒；31、收纳槽；32、导向条；33、防呆凸起。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1，本公开提供了一种工业测量结构，包括惯性传感器1和底座2，底座2的顶端设有凹槽23，惯性传感器1可拆卸设置在凹槽23内，底座2包含一个底面和四个侧面，任意两个相邻的侧面之间相互垂直，每个侧面均与底面之间相互垂直，惯性传感器1包括位于其顶端的校准端11，校准端11伸出凹槽23且与底面相互平行。

上述实施例中，在需要进行工业测量前，可先对惯性传感器1进行校准，首先将惯性传感器1与底座2之间进行安装，安装方式可采用卡接的方式。例如，凹槽23内设置第一卡接件，惯性传感器1上对应设置第二卡接件，通过第一卡接件和第二卡接件的相互配合以实现二者之间的连接；底座2与惯性传感器1之间还可通过常规的连接件进行连接，例如：惯性传感器1和底座2上均对应开设安装孔，二者之间可通过螺栓连接。

当底座2与惯性传感器1固定完成之后，可进行校准流程。

通过上位机即电脑发出进行第一面的校准指令，操作人员可将底座2放在水平的工作面上，以该状态为校准状态并保持结构不再移动，此时在上位机上确定该状态，惯性传感器1内的MCU则会记录该状态下的各项数据，并将数据发送至上位机。其中，上位机可连接收发器，该收发器与惯性传感器1的MCU之间进行交互，从而便于数据的传输。

接下来可重复进行剩下五个面的校准，步骤同上，当六个面的校准数据都发送至上位机后，则校准完成，惯性传感器1可正常使用。

需要强调的是，由于本结构中，底座2的底面、侧面以及惯性传感器1的校准端11之间位置固定，可保证各个面之间的相互垂直，因此当底座2放置在水平的工作面上后，本结构的各个面也处在相对的正轴位置，不会产生歪斜的情况，从而可确保校准的准确性。

在本方案中，惯性传感器1设有校准端11，且校准端11伸出凹槽23，相对应的校准端11为了便于后期校准需要设置为平面，这样设置在实际应用中也具有较大好处。底座2的第六个面即顶面通过惯性传感器1的校准端11进行替代，一是实现对惯性传感器1的有效固定以及有效校准的情况下，同时降低底座2的高度，使得底座2结构更加简便，降低生产成本。二是校准端11伸出凹槽23便于工作人员直接对惯性传感器1进行操作，即便于惯性传感器1的安装与拆卸。

需要强调的是，在产品出厂时，惯性传感器1由工作人员进行第一次校准，工作人员可准备绝对水平的工作面，从而实现惯性传感器1的精确校准。当产品出售之后，用户在使用过程中，惯性传感器1可能会逐渐产生一定的误差，因此每隔一段时间，用户可自行校准，由于产品在出厂时已经过精确校准，且后期误差产生较小，因此用户只需准备一个接近水平的工作面即可完成校准，例如桌面等等。且用户在校准过程中通过底座2与惯性传感器1的配合即可实现快速校准，无需准备其他辅助校准工具，极大的节省了校准成本和校准时间。

本结构的应用环境主要为工业测量，例如在进行车辆撞击实验时，可将底座2通过双面胶或者其他连接机构固定于车的某个部位，当车辆受到撞击时，惯性传感器1则可将车辆的变形量等参数反馈至电脑，从而计算出相应的参数，以达到实验的目的。

通过上述描述也不难发现，本方案中底座2的功能首先具有：1、在产品出厂时便于进行快速精确校准，在校准时无需先将惯性传感器1放置特定工装上，直接将惯性传感器1与底座2的组合体放置于工作面上即可开始进行校准。2、在产品出厂后，便于用户进行后期校准，且校准过程方便快捷，用户仅需将惯性传感器1与底座2的组合体放置于普通桌面上即可完成校准。

需要补充的是，在本方案中，校准是惯性传感器1的使用前提，在其后期使用过程中，其还需要与被测物体进行相关固定，通过设置底座2则可起到对惯性传感器1的固定支撑效果，且在大部分实验中，可避免惯性传感器1与被测物体的直接接触，减少实验过程对惯性传感器1造成的破坏。

请参阅图1，在一些实施例中，底座2包括底板21以及设置在底板21顶端的四个侧板22，任意两个相邻的侧板22之间相互垂直，每个侧板22均与底板21之间相互垂直，底板21与四个侧板22之间形成凹槽23，校准端11与底板21相互平行，至少一个侧板22沿从上至下方向开设有一对预留槽24，一对预留槽24之间的侧板22构成第一弹片25，第一弹片25的内侧顶端设有卡块26，惯性传感器1对应卡块26处设有卡槽12。

在上述实施例中，则是对底座2和惯性传感器1的部分结构进行公开，其中，底座2主要包括四个侧板22和一个底板21，惯性传感器1则位于其形成的凹槽23内部。通过在侧板22上设置预留槽24，可形成第一弹片25，该第一弹片25的底端可以理解为固定于底板21的顶端且与底板21为一体成型结构，该第一弹片25可本身为弹性结构，或者具备塑性变形能力，以使得第一弹片25的顶部在受力情况下具有一定的弹力。相对应的，第一弹片25的顶端内侧可设置卡块26，并与惯性传感器1上对应开设的卡槽12相匹配，从而便于二者之间的装卸。

请参阅图1，在一些实施例中，底板21靠近第一弹片25的一端设有条形的应力释放通孔27，应力释放通孔27沿所在的侧板22的长度方向延伸。

在上述实施例中，则是对第一弹片25的结构进行进一步优化，通过设置应力释放通孔27，可在第一弹片25位移时，对第一弹片25底端的应力进行有效释放，避免第一弹片25顶端因不断位移而造成底端的应力集中情况，即避免第一弹片25与底板21之间的脱离或者崩裂的情况，可有效的实现结构的整体稳定性，延长装置的使用寿命。

请参阅图1，在一些实施例中，至少一个第一弹片25的外部设有按压块28，第一弹片25的外侧顶端与按压块28之间通过第一连接件连接。

在上述实施例中，则是对第一弹片25进行进一步优化，通过设置按压块28，由于第一弹片25紧贴惯性传感器1，因此当需要将惯性传感器1从凹槽23内拆卸时，需要手动拨动第一弹片25，该过程较为不便，因此通过设置按压块28，可避免直接对第一弹片25进行操作的过程，且通过在第一弹片25的外侧顶端设置第一连接件，工作人员只需挤压按压块28的底部，在按压块28、第一连接件以及第一弹片25的联动关系下，第一弹片25的顶端会向外侧打开，从而便于卡块26与卡槽12的脱离。

请参阅图1，在一些实施例中，底板21的顶端设有用于将惯性传感器1顶出凹槽23的第二弹片29。

在上述实施例中，通过设置第二弹片29，则便于当卡块26与卡槽12脱离后，惯性传感器1可直接从凹槽23中脱离，从而使得惯性传感器1的拆卸过程更加方便快捷。

请参阅图1，在一些实施例中，底板21的中部设有预留孔，第二弹片29位于预留孔内，第二弹片29与预留孔之间通过第二连接件连接，第二弹片29、第二连接件以及底板21之间为一体成型结构。

在上述实施例中，则是对第二弹片29结构的具体公开，第二弹片29、第二连接件以及底板21之间可为一体成型，初始状态时，第二弹片29可向上翘起，当惯性传感器1装入凹槽23内后，在惯性传感器1的压力下，第二弹片29向下运动，此时第二弹片29则相应的进行储能，当卡块26与卡槽12脱离后，第二弹片29则复位并释放储能，从而实现对惯性传感器1的顶升作用。

请参阅图1，在一些实施例中，第一弹片25设有两个，且分别位于两个相对的侧板22上。

在上述实施例中，则是对第一弹片25结构的进一步优化，通过上述设置，可实现对惯性传感器1的稳定有效卡接。且在惯性传感器1的拆卸过程中，用户只需要通过一只手的两个手指同时挤压第一弹片25的底部，即可实现第一弹片25顶部的相对应运动，使得卡块26与卡槽12脱离，从而使得惯性传感器1的拆卸过程更为方便快捷。

请参阅图2和图3，一种工业测量系统，包括充电盒3和工业测量结构，充电盒3的表面设有收纳槽31，收纳槽31的底部设有充电接头，充电盒3用于对惯性传感器1进行收纳和充电。

在上述实施例中，则是公开了一种工业测量系统，主要在上述结构的基础上增加了充电盒3，通过设置充电盒3可实现惯性传感器1的收纳以及充电功能，使得整个系统的运行更加稳定有效，从而进一步提高用户的使用体验。

请参阅图2和图3，在一些实施例中，卡槽12设有两个且分别位于惯性传感器1的一对相对侧壁上，侧板22对应一对卡槽12设有一对第一弹片25及卡块26，卡块26和卡槽12均为长条型且沿相对应的侧板22的长度方向延伸，收纳槽31的其中一对相对内壁均设有导向条32，当惯性传感器1插入收纳槽31内后，导向条32与卡槽12相匹配。

在上述实施例中，则是对惯性传感器1、底座2以及充电盒3之间连接关系的进一步优化，主要体现在惯性传感器1与底座2之间的连接以及惯性传感器1与充电盒3之间的连接。

首先出于惯性传感器1的校准以及使用角度考虑，惯性传感器1上设置了卡槽12，该卡槽12可用于与第一弹片25上的卡块26相配合，从而确保固定效果。我们再对该卡槽12的形状进行进一步改进，即为长条形结构。在卡槽12为长条形的结构的情况下，首先可实现基本的连接功能，即可与卡块26相互卡接，由于其具有一定的长度，因此在实现基本连接功能的情况下，还可使连接更加稳定，从而使得惯性传感器1与底座2之间的相对位置关系更为精确，可有效提高惯性传感器1的校准精度。

其次在卡槽12的形状为长条形结构的情况下，充电盒3的收纳槽31对应设置了导向条32，这样可方便惯性传感器1在需要充电时与收纳槽31的快速对接，此时卡槽12的作用由基本的连接作用变为导向作用。不难发现，卡槽12在不同应用环境下具有不同的作用，有效的提高了结构的利用率，具有一定的巧妙性。

优选地，导向条32与卡槽12之间可适当的摩擦接触，从而可以保证当惯性传感器1插入收纳槽31后，不会轻易的脱落，从而提高了结构的整体稳定性。

请参阅图2和图3，在一些实施例中，在收纳槽31的另一对相对内壁中，其中一个内壁设有防呆凸起33，另一个内壁为平面端，惯性传感器1远离校准端11的一端设有防呆槽13，当惯性传感器1插入收纳槽31后，校准端11与收纳槽31的平面端相匹配，防呆槽13与防呆凸起33相匹配。

在上述实施例中，则是对收纳槽31结构的进一步优化，主要体现在防呆设计上，这是因为惯性传感器1一般为对称结构且体积较小，因此其正负极不易区分，为了确保能正常充电，防呆设计至关重要。

本方案中，惯性传感器1和现有技术不同，且结构较为特殊，主要体现在：1、惯性传感器1首先为了满足校准需求，设有校准端11且校准端11为平面结构；2、惯性传感器1为了满足固定需求，设有卡槽12，且卡槽12位于其一对相对侧壁上。

在不增加惯性传感器1与底座2的组合体的整体高度的情况下，惯性传感器1在安装到底座2上后，惯性传感器1整体为横陈状态。而充电盒3为了缩小体积以及便于与惯性传感器1的组装，当惯性传感器1在安装到充电盒3上后，惯性传感器1为站立状态，此时，惯性传感器1上的卡槽12以及校准端11均会位于收纳槽31的侧壁上，因此防呆凸起33设置在校准端11的反面。通过上述描述不难发现，通过在收纳槽31的内壁上分别设置导向条32、防呆凸起33以及平面端可有效与惯性传感器1实现配合，且整体设计简洁合理。需要强调的是，由于惯性传感器1结构的特殊性，收纳槽31的结构也对应的具有独特性。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种工业测量结构，其特征在于，包括惯性传感器（1）和底座（2），所述底座（2）包括底板（21）以及设置在所述底板（21）顶端的四个侧板（22），任意两个相邻的所述侧板（22）之间相互垂直，每个所述侧板（22）均与所述底板（21）之间相互垂直，所述底板（21）与四个所述侧板（22）之间形成凹槽（23），所述惯性传感器（1）可拆卸设置在所述凹槽（23）内，所述惯性传感器（1）包括位于其顶端的校准端（11），所述校准端（11）伸出所述凹槽（23）且与所述底板（21）相互平行，相对设置的两个所述侧板（22）沿从上至下方向分别开设有一对预留槽（24），一对所述预留槽（24）之间的所述侧板（22）构成第一弹片（25），所述第一弹片（25）的数量为两个，两个所述弹片（25）分别位于两个相对的所述侧板（22）上，所述第一弹片（25）的内侧顶端设有卡块（26），所述惯性传感器（1）对应所述卡块（26）处设有卡槽（12）。

2.根据权利要求1所述的工业测量结构，其特征在于，所述底板（21）靠近所述第一弹片（25）的一端设有条形的应力释放通孔（27），所述应力释放通孔（27）沿所在的所述侧板（22）的长度方向延伸。

3.根据权利要求2所述的工业测量结构，其特征在于，至少一个所述第一弹片（25）的外部设有按压块（28），所述第一弹片（25）的外侧顶端与所述按压块（28）之间通过第一连接件连接。

4.根据权利要求3所述的工业测量结构，其特征在于，所述底板（21）的顶端设有用于将所述惯性传感器（1）顶出所述凹槽（23）的第二弹片（29）。

5.根据权利要求4所述的工业测量结构，其特征在于，所述底板（21）的中部设有预留孔，所述第二弹片（29）位于所述预留孔内，所述第二弹片（29）与所述预留孔之间通过第二连接件连接，所述第二弹片（29）、第二连接件以及底板（21）之间为一体成型结构。

6.一种工业测量系统，其特征在于，包括充电盒（3）和如权利要求1至5任一项所述的工业测量结构，所述充电盒（3）的表面设有收纳槽（31），所述收纳槽（31）的底部设有充电接头，所述充电盒（3）用于对所述惯性传感器（1）进行收纳和充电。

7.根据权利要求6所述的工业测量系统，其特征在于，所述卡槽（12）设有两个且分别位于所述惯性传感器（1）的一对相对侧壁上，所述侧板（22）对应一对所述卡槽（12）设有一对所述第一弹片（25）及所述卡块（26），所述卡块（26）和卡槽（12）均为长条型且沿相对应的所述侧板（22）的长度方向延伸，所述收纳槽（31）的其中一对相对内壁均设有导向条（32），当所述惯性传感器（1）插入所述收纳槽（31）内后，所述导向条（32）与所述卡槽（12）相匹配。

8.根据权利要求7所述的工业测量系统，其特征在于，在所述收纳槽（31）的另一对相对内壁中，其中一个内壁设有防呆凸起（33），另一个内壁为平面端，所述惯性传感器（1）远离所述校准端（11）的一端设有防呆槽（13），当所述惯性传感器（1）插入所述收纳槽（31）后，所述校准端（11）与所述收纳槽（31）的平面端相匹配，所述防呆槽（13）与所述防呆凸起（33）相匹配。

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