CN108007373A - 一种三维激光测量升降平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三维激光测量升降平台，包括：激光投影模块、整平模块、移动对中模块、气缸式升降主体和对中底板，所有功能模块和部件间设计连接孔，相互间可利用螺丝连接固定，安装顺序从上至下依次为激光投影模块、整平模块、移动对中模块、气缸式升降主体和对中底板，各功能模块间利用预留螺丝孔进行加固连接。在本发明的优点在于：自动化、简易化、智能化的构思，从而避免了平台升高后无法对中整平操作的问题，且三维激光扫描仪升高后可以在很大程度上减少三维激光扫描仪在矿区地表大范围变形监测中的扫描工作量，从而提高工作效率。

Description

一种三维激光测量升降平台
技术领域
本发明涉及测绘仪器技术领域，特别涉及一种三维激光测量升降平台。
背景技术
应用三维激光扫描仪进行矿区地表变形监测工作，现在大多采用三脚架和基座架设三维激光扫描仪，可以使扫描仪保持水平状态，且扫描仪中心与埋设在地表的测量点位于同一铅垂线上，架设高度一般不超过2m，仪器对中整平后可以在三维激光扫描仪上方架设GPS测量系统，同时获取地表观测点和三维激光扫描仪中心的精确三维坐标，为后续的内业多站点数据自动化拼接过程提供基础数据，但是在测量过程中发现扫描仪架设高度低，则激光点云易被地面房屋或其它地物遮挡，而且有效测量范围小，点云密度稀疏，外业测量效率低。
为突破地物地貌的遮挡，提高扫描工作的质量与效率，加快测绘工作的自动化、智能化进程，外业测量时需要将三维激光扫描仪升高，如2m-10m，甚至更高；基于现阶段国内外常用的的剪叉式、齿轮齿条式及其液压驱动的柱塞式等多种升降平台，发现现有升降平台尚无能够满足测量工作使用的升降系统，即三维激光扫描仪升高随着升降平台升高后，受地形影响，无法保证三维激光扫描仪位于水平状态，也无法保证扫描仪中心与地表测量点位于同一铅垂线上，且升高的高度越高，偏离中心越远。因此，需要设计具有测绘对中整平的功能，且能够满足变形监测使用的三维激光测量升降平台。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种三维激光测量升降平台，能有效的解决上述现有技术存在的问题。
为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：
一种三维激光测量升降平台，包括：激光投影模块1、整平模块2、移动对中模块3、气缸式升降主体4和对中底板5，所有功能模块和部件间设计连接孔，相互间可利用螺丝连接固定，安装顺序从上至下依次为激光投影模块1、整平模块2、移动对中模块3、气缸式升降主体4和对中底板5，各功能模块间利用预留螺丝孔进行加固连接；
所述激光投影模块1安放在所述整平模块2之上，所述移动对中模板3安装于所述气缸式升降主体4之上、整平模块2之下，所述气缸式升降主体4安置于所述对中底板5之上；
所述移动对中模块3包括：顶层板22、中层板23、底层板24、对中电机a25、对中电机b26、卡槽a27、卡扣a28、卡槽b29、卡扣b30和支撑轮31；
移动对中模块3利用顶层板22、中层板23及底层板24三个钢制构件配合对中电机a25和对中电机b26调节实现了两个方向的平移，即实现了对中的目的；
其中顶层板22下表面边缘位置设置卡扣b30，并在平行于卡扣b30的另一边下侧刻划有齿条，配合对中电机b26实现平移；
中层板23设置卡槽b29和卡扣a28，卡槽b29位于中层板的上表面边缘位置，卡扣a28与卡槽b29垂直分布，位于中层板的下表面边缘位置，上表面卡槽b29的对边中部边缘设置对中电机b26，对中电机b26两边分别设置一个支撑轮31，与卡扣a28平行的另一边下侧刻划有齿条，配合卡槽a27与对中电机a 25使上部机构平移；
底层板24上表面边缘设置卡槽a27，卡槽a27边缘的对边中部设置对中电机a25，对中电机a25的两侧分别设置一个支撑轮31，底层板24下侧为光滑平面，用于连接气缸式升降主体4的顶部；
激光投影模块1包括：激光束发射器6、激光点投影器7、放置扫描仪的强制对中槽8、与自动整平模块连接的连接安装孔9和用于安装激光点投影器7的强制对中基座10；所述激光束发射器6安装在激光点投影器7上，在所述强制对中基座10为圆盘形，其中强制对中槽8为圆环形，刻划于强制对中基座10上；强制对中基座10的中心与仪器的中心严格共轴线，3个激光点投影器7互成120度夹角均匀安装在强制对中基座10边缘；
所述整平模块2包括：双向自旋电机a11、双向自旋电机b12和双向自旋电机c13、管水准器a14、管水准器b15、调节脚螺旋16、视频监控传感器17、倾斜传感器a18、倾斜传感器b19和控制模块20、平面21；
所述的双向自旋电机a11、双向自旋电机b12和双向自旋电机c13利用螺丝固定于调节脚螺旋16一侧下方的底板上。调节脚螺旋16采用套丝的方式进行连接，
管水准器a14和管水准器b15成T字形分布；采用可校准和调节得螺丝安装于平面21的上表面。
所述视频监控传感器17安装在整平模块2上，用于监控水准管气泡；
倾斜传感器a18和倾斜传感器b19成T形分布；粘贴于平面21下侧表面上；
控制模块20安装在整平模块2上用于地面人员进行数据收发；
所述管水准器及倾斜传感器的监测方向平行于两个角螺旋中心的连线；
依靠三个分布于脚螺旋16旁边起到调节脚螺旋的双向自旋电机11-13实现整平；
平面21平行安装于强制对中基座10的上平面。
所述对中底板5为正方形，其下方四个角分别设置一个可调节高度的支柱32，对中底板5的上表面设有圆环形的对中槽34，其半径等于激光束距强制对中基座10中心的距离，对中底板中心有对中孔33，可方便对中。
进一步地，对中模块的顶层板22、中层板23、底层板24均利用整块材料直接车削加工，对中电机及支撑轮均利用螺丝固定于图中的设计位置；
进一步地，三个激光点投影器7中心与强制对中基座10中心的连线互成120°夹角，且三个激光点投影器7中心与强制对中基座10中心的连线长度相等。
与现有技术相比本发明的优点在于：自动化、简易化、智能化的构思，从而避免了平台升高后无法对中整平操作的问题，且三维激光扫描仪升高后可以在很大程度上减少三维激光扫描仪在矿区地表大范围变形监测中的扫描工作量，从而提高工作效率。
附图说明
图1为本发明实施例三维激光测量升降平台整体结构图；
图2为本发明实施例激光投影模块结构示意图；
图3为本发明实施例整平模块俯视图；
图4为本发明实施例整平模块侧视图；
图5为本发明实施例对中移动模块结构示意图；
图6为本发明实施例对中底板结构示意图。
图中：1-激光投影模块、2-整平模块、3-移动对中模块、4-气缸式升降主体、5-对中底板、6-激光束发射器、7-激光点投影器、8-强制对中槽、9-连接安装孔、10-强制对中基座、11-双向自旋电机a、12-双向自旋电机b、13-双向自旋电机c、14-管水准器a，15-管水准器b、16-脚螺旋、17-视频监控传感器、18，19-倾斜传感器、20-控制模块、21-平面、22-顶层板、23-中层板、24-底层板、25-对中电机a，26-对中电机b、27-卡槽a、28-卡扣a、29-卡槽b、30-卡扣b、31-支撑轮、32-可调高度支柱、33-对中孔、34-对中底板对中槽。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，一种三维激光测量升降平台，包括：激光投影模块1、整平模块2、移动对中模块3、气缸式升降主体4和对中底板5，所有功能模块和部件间设计连接孔，相互间可利用螺丝连接固定，安装顺序从上至下依次为激光投影模块1、整平模块2、移动对中模块3、气缸式升降主体4和对中底板5，各功能模块间利用预留螺丝孔进行加固连接；
所述激光投影模块1安放在所述整平模块2之上，所述移动对中模板3安装于所述气缸式升降主体4之上、整平模块2之下，所述气缸式升降主体4安置于所述对中底板5之上；
如图5所示，所述移动对中模块3包括：顶层板22、中层板23、底层板24、对中电机a25、对中电机b26、卡槽a27、卡扣a28、卡槽b29、卡扣b30和支撑轮31，对中模块的顶层板22、中层板23、底层板24均利用整块材料直接车削加工，对中电机及支撑轮均利用螺丝固定于图中的设计位置；
移动对中模块3利用顶层板22、中层板23及底层板24三个钢制构件配合对中电机a25和对中电机b26调节实现了两个方向的平移，即实现了对中的目的；
其中顶层板22下表面边缘位置设置卡扣b30，并在平行于卡扣b30的另一边下侧刻划有齿条，配合对中电机b26实现平移；
中层板23设置卡槽b29和卡扣a28，卡槽b29位于中层板的上表面边缘位置，卡扣a28与卡槽b29垂直分布，位于中层板的下表面边缘位置，上表面卡槽b29的对边中部边缘设置对中电机b26，对中电机b26两边分别设置一个支撑轮31，与卡扣a28平行的另一边下侧刻划有齿条，配合卡槽a27与对中电机a 25使上部机构平移；
底层板24上表面边缘设置卡槽a27，卡槽a27边缘的对边中部设置对中电机a25，对中电机a25的两侧分别设置一个支撑轮31，底层板24下侧为光滑平面，用于连接气缸式升降主体4的顶部。
如图2所示，激光投影模块1包括：激光束发射器6、激光点投影器7、放置扫描仪的强制对中槽8、与自动整平模块连接的连接安装孔9和用于安装激光点投影器7的强制对中基座10；所述激光束发射器6安装在激光点投影器7上，在所述强制对中基座10为圆盘形，其中强制对中槽8为圆环形，刻划于强制对中基座10上；强制对中基座10的中心与仪器的中心严格共轴线，3个激光点投影器7均匀安装在强制对中基座10边缘，三个激光点投影器7中心与强制对中基座10中心的连线互成120°夹角，且三个激光点投影器7中心与强制对中基座10中心的连线长度相等。
如图3、4所示，所述整平模块2包括：双向自旋电机a11、双向自旋电机b12和双向自旋电机c13、管水准器a14、管水准器b15、调节脚螺旋16、视频监控传感器17、倾斜传感器a18、倾斜传感器b19和控制模块20、平面21；
所述的双向自旋电机a11、双向自旋电机b12和双向自旋电机c13利用螺丝固定于调节脚螺旋16一侧下方的底板上。调节脚螺旋16采用套丝的方式进行连接，
管水准器a14和管水准器b15成T字形分布；采用可校准和调节得螺丝安装于平面21的上表面。
所述视频监控传感器17安装在整平模块2上，用于监控水准管气泡；
倾斜传感器a18和倾斜传感器b19成T形分布；粘贴于平面21下侧表面上；
控制模块20安装在整平模块2上用于地面人员进行数据收发；
所述管水准器及倾斜传感器的监测方向平行于两个角螺旋中心的连线；
依靠三个分布于脚螺旋16旁边起到调节脚螺旋的双向自旋电机11-13实现整平；
平面21平行安装于强制对中基座10的上平面。
如图6所示，所述对中底板5为正方形，其下方四个角分别设置一个可调节高度的支柱32，对中底板5的上表面设有圆环形的对中槽34，其半径等于激光束距强制对中基座10中心的距离，对中底板中心有对中孔33，可方便对中。
实施案例1：
在外业进行三维激光扫描仪使用时，首先根据地表观测点位置和架设仪器的地面平整情况，将对中底板5进行严格对中，并调整其下方支柱进行大致整平，然后将气缸式升降主体4安置于对中底板5之上，最后将移动对中模块3、整平模块2、激光投影模块1和三维激光扫描仪依次从下往上安装于气缸式升降主体4上方。
安装完成后，利用充气泵充入空气使得气缸式升降主体4内部气压高于外部气压，在内外压强差的作用下，提升仪器，到达所需的提升高度时停止充气。
开启整平模块2进行自动整平操作，借助传感器及其控制模块进行整平操作，并在操作手簿中监视整平的进行，完成仪器的基本整平操作。
开启激光投影模块1使激光点投影至对中底板5，观察对中情况，调整移动对中模块3使得3个激光点6都投影到对中底板5的对中槽34中。
重新观察整平对中情况，打开自动整平模块进行整平，调节对中电机重新对中。重复以上步骤直至完全整平对中。
实施案例2：
操作步骤类似于实施案例1，仅整平模块采用人机交互式整平装置，具体操作如下：
工作人员在地面通过操作系统手动调整3个自旋电机的旋转对T形分布的气泡进行整平。其过程为先启动平行于管水准器的两个电机调节脚螺旋的高度(相向旋转，即同时往内或往外旋转)，使管水准器a14的气泡居中，调整第3个脚螺旋的高度，使管水准器b15的气泡居中。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种三维激光测量升降平台，其特征在于包括：激光投影模块(1)、整平模块(2)、移动对中模块(3)、气缸式升降主体(4)和对中底板(5)，所有功能模块和部件间设计连接孔，相互间利用螺丝连接固定，安装顺序从上至下依次为激光投影模块(1)、整平模块(2)、移动对中模块(3)、气缸式升降主体(4)和对中底板(5)，各功能模块间利用预留螺丝孔进行加固连接；
所述激光投影模块(1)安放在所述整平模块(2)之上，所述移动对中模板(3)安装于所述气缸式升降主体(4)之上、整平模块(2)之下，所述气缸式升降主体(4)安置于所述对中底板(5)之上；
所述移动对中模块(3)包括：顶层板(22)、中层板(23)、底层板(24)、对中电机a(25)、对中电机b(26)、卡槽a(27)、卡扣a(28)、卡槽b(29)、卡扣b(30)和支撑轮(31)；
移动对中模块(3)利用顶层板(22)、中层板(23)及底层板(24)三个钢制构件配合对中电机a(25)和对中电机b(26)调节实现了两个方向的平移，即实现了对中的目的；
其中顶层板(22)下表面边缘位置设置卡扣b(30)，并在平行于卡扣b(30)的另一边下侧刻划有齿条，配合对中电机b(26)实现平移；
中层板(23)设置卡槽b(29)和卡扣a(28)，卡槽b(29)位于中层板的上表面边缘位置，卡扣a(28)与卡槽b(29)垂直分布，位于中层板的下表面边缘位置，上表面卡槽b(29)的对边中部边缘设置对中电机b(26)，对中电机b(26)两边分别设置一个支撑轮(31)，与卡扣a(28)平行的另一边下侧刻划有齿条，配合卡槽a(27)与对中电机a(25)使上部机构平移；
底层板(24)上表面边缘设置卡槽a(27)，卡槽a(27)边缘的对边中部设置对中电机a(25)，对中电机a(25)的两侧分别设置一个支撑轮(31)，底层板(24)下侧为光滑平面，用于连接气缸式升降主体(4)的顶部；
激光投影模块(1)包括：激光束发射器(6)、激光点投影器(7)、放置扫描仪的强制对中槽(8)、与自动整平模块连接的连接安装孔(9)和用于安装激光点投影器(7)的强制对中基座(10)；所述激光束发射器(6)安装在激光点投影器(7)上，在所述强制对中基座(10)为圆盘形，其中强制对中槽(8)为圆环形，刻划于强制对中基座(10)上；强制对中基座(10)的中心与仪器的中心严格共轴线，3个激光点投影器(7)互成120度夹角均匀安装在强制对中基座(10)边缘；
所述整平模块(2)包括：双向自旋电机a(11)、双向自旋电机b(12)和双向自旋电机c(13)、管水准器a(14)、管水准器b(15)、调节脚螺旋(16)、视频监控传感器(17)、倾斜传感器a(18)、倾斜传感器b(19)、控制模块(20)和平面(21)；
所述的双向自旋电机a(11)、双向自旋电机b(12)和双向自旋电机c(13)利用螺丝固定于调节脚螺旋(16)一侧下方的底板上；调节脚螺旋(16)采用套丝的方式进行连接，依靠三个分布于脚螺旋(16)旁边起到调节脚螺旋的双向自旋电机实现整平；
管水准器a(14)和管水准器b(15)成T字形分布；采用校准和调节得螺丝安装于平面(21)的上表面；
所述视频监控传感器(17)安装在整平模块(2)上，用于监控水准管气泡；
倾斜传感器a(18)和倾斜传感器b(19)成T形分布；粘贴于平面(21)下侧表面上；
控制模块(20)安装在整平模块(2)上用于地面人员进行数据收发；
所述管水准器及倾斜传感器的监测方向平行于两个角螺旋中心的连线；
平面(21)平行安装于强制对中基座(10)的上平面；
所述对中底板(5)为正方形，其下方四个角分别设置一个调节高度的支柱(32)，对中底板(5)的上表面设有圆环形的对中槽(34)，其半径等于激光束距强制对中基座(10)中心的距离，对中底板中心有对中孔(33)，方便对中。
2.根据权利要求1所述的一种三维激光测量升降平台，其特征在于：对中模块的顶层板(22)、中层板(23)、底层板(24)均利用整块材料直接车削加工，对中电机及支撑轮均利用螺丝固定于图中的设计位置。
3.根据权利要求1所述的一种三维激光测量升降平台，其特征在于：三个激光点投影器7中心与强制对中基座10中心的连线互成120°夹角，且三个激光点投影器7中心与强制对中基座10中心的连线长度相等。
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