CN104655005A - 一种组合式非接触空间坐标测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组合式非接触空间坐标测量装置，包括全站仪（1）、激光电子标靶（2）、激光位移传感器（3）、辐条槽激光电子标靶固定板（4）、辐条槽激光位移传感器固定板（5）和计算机（18），其中，辐条槽激光电子标靶固定板（4）和辐条槽激光位移传感器固定板（5）联接构成分档式角度调整装置。本发明可以灵活调整激光电子标靶和激光位移传感器的方位，增强了测量系统的柔性，可以扩大其测量范围至全空间角度。
Description
技术领域
本发明属于空间坐标测量技术领域，具体涉及一种组合式非接触空间坐标测量装置。
背景技术
目前，探针与激光跟踪仪或全站仪器所构成的组合测量系统因便携、精度高、成本低、操作简单等优点而被广泛应用于空间坐标测量。其原理是通过对探针空间位置和姿态的测量，根据坐标变换便可计算出被测点的空间坐标。探针的空间位置可由激光跟踪仪或全站仪测得，而探针空间姿态测量基于摄像测量原理。系统具有测量精度高、点触测速度快等特点；然而，其姿态测量精度受背景杂散光、成像系统的球差、探针上的光源形状等影响；而且探针的测杆长度也有限，只适合近距离的测，满足不了大型设备远距离测量的需要。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提出一种组合式非接触空间坐标测量装置，实现全空间角度内的三维坐标测量。
为实现以上发明目的，本发明所采用的技术方案为：
一种组合式非接触空间坐标测量装置，包括全站仪、激光电子标靶、激光位移传感器、辐条槽激光电子标靶固定板、辐条槽激光位移传感器固定板和计算机，其中，
辐条槽激光电子标靶固定板上设置一个圆周形V形槽和均匀分布的多个径向V形槽；激光电子标靶的底部设置有三个球，把激光电子标靶底部的两个球放置在圆周形V形槽中，另外一个球放置在径向V形槽中，激光电子标靶和辐条槽激光电子标靶固定板之间通过第一连接装置连接，将激光电子靶标定位在辐条槽激光电子标靶固定板上；
辐条槽激光位移传感器固定板上设置一个圆周形V形槽和均匀分布的多个径向V形槽；激光位移传感器的底部设置有三个球，把激光位移传感器底部的两个球放置在圆周形V形槽中，另外一个球放置在径向V形槽中，激光位移传感器和辐条槽激光位移传感器固定板之间通过第二连接装置连接，将激光位移传感器定位在辐条槽激光位移传感器固定板上；
辐条槽激光电子标靶固定板和辐条槽激光位移传感器固定板联接构成分档式角度调整装置。
本发明具有以下有益效果：
1、可以灵活调整激光电子标靶和激光位移传感器的方位，大大方便了现场使用，增强了测量系统的柔性。
2、把激光电子标靶放置在辐条槽固定板后，就可以扩大其测量范围至全空间角度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为辐条槽激光电子标靶固定板结构示意图；
图3为辐条槽激光位移传感器固定板结构示意图；
图4为辐条槽激光电子标靶固定板另一种结构示意图；
图5为辐条槽激光位移传感器固定板另一种结构示意图；
图6辐条槽激光电子标靶固定板和辐条槽激光位移传感器固定板联
接构成的分档式角度调整装置。
具体实施方式
下面结合附图作进一步的详细说明。
参见图1，本发明实施例的组合式非接触空间坐标测量装置包括全站仪1、激光电子标靶2、激光位移传感器3、辐条槽激光电子标靶固定板4和辐条槽激光位移传感器固定板5和计算机18。
全站仪1发出的准直后的激光束进入激光电子标靶2，实现空间角度的测量。激光位移传感器3发出的测距激光测量基准点到被测点的相对距离，根据其整个系统的坐标变换关系，得到被测点在全站仪坐标系中的空间坐标。
参见图2，辐条槽激光电子标靶固定板4上有一个圆周形V形槽12和均匀分布的多个径向V形槽13。激光电子标靶2的底部上有三个球8，14，6，激光电子标靶2放置在辐条槽激光电子标靶固定板4上时，只需把激光电子标靶2的底部两个球8，14放置在圆周形V形槽12中，另外一个球6放置在径向V形槽13中，激光电子标靶和辐条槽固定板之间通过连接装置7连接，这样通过三个球8，14，6和连接装置7就可以将激光电子靶标2定位在辐条槽激光电子标靶固定板4上。在特定实施例中，所述连接装置7可以为弹簧或螺杆。另外，在图2所示的实施例中，多个径向V形槽13沿圆周形V形槽12的圆周方向均匀分布在圆周外部。实际上，如图4所示，辐条槽激光电子标靶固定板4还可以采用另一种结构，其中，多个径向V形槽13沿圆周形V形槽12的圆周方向均匀分布在圆周内部。多个径向V形槽13的数目可以根据测量精度的要求而设置。
参见图3，辐条槽激光位移传感器固定板5上有一个圆周形V形槽16和均匀分布的多个径向V形槽17。激光位移传感器的底部装有三个球9，10，15，其中两个球10，15放置在圆周形V形槽16中，另外一个球9放置在径向的V形槽17中。激光位移传感器3和辐条槽激光位移传感器固定板5之间通过连接装置11连接，通过三个球9，10，15和连接装置11就可以将激光位移传感器3定位在辐条槽激光位移传感器固定板5上。在特定实施例中，所述连接装置11可以为弹簧或螺杆。另外，在图3所示的实施例中，多个径向V形槽17沿圆周形V形槽16的圆周方向均匀分布在圆周外部。实际上，辐条槽激光位移传感器固定板5也可以采用另一种结构，其中，多个径向V形槽17沿圆周形V形槽16的圆周方向均匀分布在圆周内部。多个径向V形槽17的数目可以根据测量精度的要求而设置。
辐条槽激光电子标靶固定板4和辐条槽激光位移传感器固定板5联接构成分档式角度调整装置。在图6所示的实施例中，辐条槽激光电子标靶固定板4和辐条槽激光位移传感器固定板5相互垂直，构成“L”形结构。当激光电子标靶2和激光位移传感器3分别定位在辐条槽激光电子标靶固定板4和辐条槽激光位移传感器固定板5上的某一角度位置时，它们之间的相对位置是固定的，可以通过标定得到该角度位置的参数，包括平移参数和角度参数。若把激光电子标靶2和激光位移传感器3各自放置到另一个V形槽里，即定位到另一角度位置，再进行标定即可得到该另一角度位置的参数。由此，激光电子标靶2和激光位移传感器3分别定位在辐条槽激光电子标靶固定板4和辐条槽激光位移传感器固定板5上的不同角度位置，得到激光电子标靶2和激光位移传感器3之间不同的角度位置组合。当对这些不同的角度位置组合进行标定后，得到不同角度位置的标定参数，可用于对不同空间方位的被测点进行坐标测量。此时，将激光电子标靶2和激光位移传感器3放置在相应的V形槽位置，计算机18调用相应的参数进行空间坐标计算，就可以测量得到某一空间方位被测点的空间坐标。
测量过程的原理为：激光位移传感器3发出的测距激光对准被测点M，并测得距离L，全站仪1以自动跟踪模式对准探针上的光学系统，实时获取光学系统在全站仪坐标系下的坐标(xo,yo,zo)，同时探针测得其自身的空间姿态角。根据如式（1）所示的坐标变换关系，便可计算被测点M在全站仪坐标系下的空间位置坐标(xm,ym,zm)，也即M点的空间坐标。
其中，平移参数tx、ty和tz以及角度参数θ和α是常量，通过标定得到，而姿态角β和γ通过激光电子标靶2内部各传感器得到。具体测角原理可进一步参考中国专利申请（CN200810236677.X）。由于测量原理为现有技术，而本发明的重点在于激光电子标靶和激光位移传感器的位置设置方面的改进，在此不再赘述。
当选择激光电子标靶2和激光位移传感器3不同的角度位置组合时，计算机18就调用相应的参数组进行空间坐标计算，由此，利用不同的角度位置组合即可实现对不同空间方位的被测点进行坐标测量，即可实现全空间角度内的三维坐标测量。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种组合式非接触空间坐标测量装置，包括全站仪（1）、激光电子标靶（2）、激光位移传感器（3）、辐条槽激光电子标靶固定板（4）、辐条槽激光位移传感器固定板（5）和计算机（18），其中，
辐条槽激光电子标靶固定板（4）上设置一个圆周形V形槽（12）和均匀分布的多个径向V形槽（13）；激光电子标靶（2）的底部设置有三个球（8，14，6），把激光电子标靶（2）底部的两个球（8，14）放置在圆周形V形槽（12）中，另外一个球（6）放置在径向V形槽（13）中，激光电子标靶（2）和辐条槽激光电子标靶固定板（4）之间通过第一连接装置（7）连接，将激光电子靶标（2）定位在辐条槽激光电子标靶固定板（4）上；
辐条槽激光位移传感器固定板（5）上设置一个圆周形V形槽（16）和均匀分布的多个径向V形槽（17）；激光位移传感器（3）的底部设置有三个球（9，10，15），把激光位移传感器（3）底部的两个球（10，15）放置在圆周形V形槽（16）中，另外一个球（9）放置在径向V形槽（17）中，激光位移传感器（3）和辐条槽激光位移传感器固定板（5）之间通过第二连接装置（11）连接，将激光位移传感器（3）定位在辐条槽激光位移传感器固定板（5）上；
辐条槽激光电子标靶固定板（4）和辐条槽激光位移传感器固定板（5）联接构成分档式角度调整装置。
2.根据权利要求1所述的组合式非接触空间坐标测量装置，其中，辐条槽激光电子标靶固定板（4）和辐条槽激光位移传感器固定板（5）相互垂直，构成“L”形结构。
3.根据权利要求1所述的组合式非接触空间坐标测量，其中，所述第一连接装置（7）为弹簧或螺杆。
4.根据权利要求1所述的组合式非接触空间坐标测量，其中，所述第二连接装置（11）为弹簧或螺杆。
5.根据权利要求1所述的组合式非接触空间坐标测量装置，其中，辐条槽激光电子标靶固定板（4）上，所述多个径向V形槽（13）沿圆周形V形槽（12）的圆周方向均匀分布在圆周外部或圆周内部。
6.根据权利要求1所述的组合式非接触空间坐标测量装置，其中，辐条槽激光位移传感器固定板（5）上，所述多个径向V形槽（17）沿圆周形V形槽（16）的圆周方向均匀分布在圆周外部或圆周内部。
7.根据权利要求1所述的组合式非接触空间坐标测量装置，其中，激光电子标靶（2）和激光位移传感器（3）分别定位在辐条槽激光电子标靶固定板（4）和辐条槽激光位移传感器固定板（5）上的不同角度位置时，得到激光电子标靶（2）和激光位移传感（3）之间不同的角度位置组合。
8.根据权利要求7所述的组合式非接触空间坐标测量装置，其中，当对这些不同的角度位置组合进行标定后，得到不同角度位置的标定参数，计算机（18）调用相应的参数进行空间坐标计算，实现全空间角度内的三维坐标测量。
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