CN100363712C - 一种用于空间位置精确测量的设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于空间位置精确测量的设备，属于激光光电测量技术应用领域。本发明包括发射基准板、准直激光器、光束调整器、接收基准板、支撑架、二维光电传感器及信号处理器。其结构特点是，所述准直激光器与光束调整器连接。光束调整器安装在发射基准板上并使激光束与发射基准板法线一致而形成激光发射装置。所述接收基准板与支撑架侧端固定，支撑架上装有传动装置，传动装置上安装二维光电传感器及信号处理器。二维光电传感器的探测面的坐标中心移动轨迹与接收基准板的法线一致而形成光电检测装置。本发明是以激光光电四自由度空间位置测量系统，来实现远距离物体空间位置关系的精确测量。

Description

一种用于空间位置精确测量的设备
技术领域
本发明涉及利用激光光电测量原理实现远距离空间位置精确测量的装置，属于激光光电测量技术应用领域。
背景技术
在天文、航天、军事及机电工程等领域，有些精密设备需要远程定位，并进行实时的空间位置测量和标定，这就需要建立两个远程可标定的空间坐标系。现有技术中，对于两个坐标系，相互之间有六个自由度，即两个坐标原点的连线及过两点与连线垂直的平面所组成的X、Y、Z三个位置信息及绕连线转动的角度信息，均可利用激光测距及水平测量仪器来实现。但对于其它四个位置信息，即物体两平面夹角(平面内两轴的回转自由度)及两标定点位置(在平面内的两标定点相对坐标原点的位置自由度)，目前尚没有好的仪器能够解决，即使使用了昂贵的高精密测量标定仪器，也只能解决初始安装问题，不能实现实时的空间位置测量和标定。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种用于空间位置精确测量的设备。它是以激光光电四自由度空间位置测量系统，来实现远距离物体空间位置关系的精确测量。
为了达到上述的发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：
一种用于空间位置精确测量的设备，它包括发射基准板、准直激光器、光束调整器、接收基准板、支撑架、二维光电传感器及信号处理器。其结构特点是，所述准直激光器与光束调整器连接。光束调整器安装在发射基准板上并使激光束与发射基准板法线一致而形成激光发射装置。所述接收基准板与支撑架侧端固定，支撑架上装有传动装置，传动装置上安装二维光电传感器及信号处理器。二维光电传感器的探测面的坐标中心移动轨迹与接收基准板的法线一致而形成光电检测装置。
在上述设备中，所述传动装置是由螺杆和电机组成。螺杆安装在支撑架的框架中，电机可驱动螺杆转动。螺杆上装有与其匹配的螺母，螺母通过安装板与二维光电传感器及信号处理器连接。
在上述设备中，所述二维光电传感器采用二维PSD或者二维CCD。
本发明由于采用了上述结构，用可移动的二维光电传感器在两个不同位置分别测量入射光束斑点的变化，即可根据两个位置之间的距离和二维光电传感器探测面上X、Y方向的增(减)量通过信号处理器、A/D转换器及上位机计算得到两个被测物体平面法线的夹角关系，同时可直接读出基准点在平面内的位置。本发明即解决了远程非相干空间位置实时测量的难题，又可实现高精度测量要求。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的使用原理图。
具体实施方式
参看图1，本发明包括发射基准板1、准直激光器3、光束调整器2、接收基准板5、支撑架4、采用二维PSD或二维CCD的二维光电传感器6及信号处理器7。准直激光器3与光束调整器2连接，光束调整器2安装在发射基准板1上并使激光束与发射基准板1法线一致而形成激光发射装置A。接收基准板5与支撑架4侧端固定，支撑架4上装有传动装置。传动装置上安装二维光电传感器6及信号处理器7，二维光电传感器6的探测面的坐标中心移动轨迹与接收基准板5的法线一致而形成光电检测装置B。传动装置是由螺杆8和电机9组成，螺杆8安装在支撑架4的框架中，电机9可驱动螺杆8转动，螺杆8上装有与其匹配的螺母11，螺母11通过安装板10与二维光电传感器6及信号处理器7连接。
参看图2，本发明使用时准直激光器3发射的激光光束入射到二维光电传感器6上，产生的光电流信号经信号处理器7处理后进行A/D转换并通过转换接口传到上位机中，得到该位置的入射光斑相对探测面坐标中心的二维位置信号。由上位机发出控制信号，使电机9控制螺杆8转动，带动二维光电传感器6及信号处理器7沿着接收基准板5的法线方向移动，得到另一已知位置的入射光斑相对探测面坐标中心的二维位置信号。上位机将上述数据通过计算即得到发射基准板1和接收基准板5两个基准面之间的空间位置关系。

Claims (3)

1.一种用于空间位置精确测量的设备，它包括发射基准板(1)、准直激光器(3)、光束调整器(2)、接收基准板(5)、支撑架(4)、二维光电传感器(6)及信号处理器(7)，其特征在于，所述准直激光器(3)与光束调整器(2)连接，光束调整器(2)安装在发射基准板(1)上并使激光束与发射基准板(1)法线一致而形成激光发射装置(A)；所述接收基准板(5)与支撑架(4)侧端固定，支撑架(4)上装有传动装置，传动装置上安装二维光电传感器(6)及信号处理器(7)，二维光电传感器(6)的探测面的坐标中心移动轨迹与接收基准板(5)的法线一致而形成光电检测装置(B)。
2.按照权利要求1所述的用于空间位置精确测量的设备，其特征在于，所述传动装置是由螺杆(8)和电机(9)组成，螺杆(8)安装在支撑架(4)的框架中，电机(9)可驱动螺杆(8)转动，螺杆(8)上装有与其匹配的螺母(11)，螺母(11)通过安装板(10)与二维光电传感器(6)及信号处理器(7)连接。
3.按照权利要求1或2所述的用于空间位置精确测量的设备，其特征在于，所述二维光电传感器(6)采用二维PSD或者二维CCD。
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