CN108332655A - 一种激光测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于空间容积率或装载率精确测量技术领域，公开了一种激光测量装置及测量方法，主要解决自主研发的激光测量装置在测量空间容积率或货车车厢装载率时的测量效率较低的技术问题。本发明公开的一种激光测量装置包括激光发射机构、垂直旋转机构、水平旋转机构和支架，所述垂直转机构、水平旋转机构和激光发射机构安装于所述支架上，所述垂直旋转机构与所述激光发射机构相连接并驱动所述激光发射机构旋转，所述水平旋转机构与所述支架相连接并驱动所述支架旋转。本发明公布的激光测量装置既可以有效提高激光测量装置的测量工作效率，又可以将激光测量装置被安装于被测量空间顶部，进行自上而下的测量工作，减少被测量空间的死区。

Description

一种激光测量装置及测量方法

技术领域

本发明属于空间容积率或装载率精确测量技术领域，尤其涉及一种有效提高测量空间容积率或装载率测量效率的装置，具体的说是一种激光测量装置及测量方法。

背景技术

在快递行业、仓储行业中都需要对封闭空间的容积率或陆运货车车厢的装载率进行测量。但是目前对封闭空间容积率或陆运货车车厢装载率的测量一直采用的都是人为估算的方法，并没有设计一种专门应用于测量封闭空间容积率或货车车厢装载率的装置，同时普通的用于容积率或装载率测量的装置无法进行精确测量，测量结果的精确度无法保证。

因此，顺丰公司自主研发了一种专门应用于测量封闭空间容积率或货车车厢装载率的激光测量装置，这种装置利用设置于旋转轴上的激光头对容积率或装载率进行测量。该自主研发的测量装置可以有效的填补现有技术的空白，并且具有体积小、结构简单、应用方便、测量精度高等优点。

但是自主研发的激光测量装置存在着一些缺陷，首先，每次该激光测量装置对空间容积率或装载率进行测量工作时都需要激光头转动90°才能完成一次测量工作，测量工作耗时较长，测量效率较低，不能迅速准确的完成对空间容积率或装载率的测量，因此需要研制出一种能够有效提高测量效率的激光测量装置。

其次，该自主研发的激光测量装置每次工作时只能对水平面或垂直面分别进行测量，即只能在一个自由度内对平面进行扫描测量其面积，这种测量方式同样会引起测量工作耗时较长、效率较低的问题，而且测量结果的误差较大。因此需要研制出一种可以在水平和垂直两个自由度内任意旋转，利用激光测量装置中的激光头对空间进行直线打点和距离测量，进而一次性地测量空间的容积率和装载率的激光测量装置。

再次，封闭空间或陆运货车车厢中往往存在很多空间死区，一般安装于被测空间底部的测量装置发出的激光不能有效的避开这些空间死区，从而导致测量结果误差较大，因此需要研制出一种能够安装于被测量空间顶部的激光测量装置，使该激光测量装置能够自上而下的对被测空间进行测量，这样可以有效的减少被测量空间的死区，进一步提高对封闭空间的容积率或陆运货车车厢的装载率的测量精度。

综上所述，目前迫切需要研制出一种激光测量装置及测量方法，既可以有效的提高测量空间容积率或装载率的测量工作效率，又可以被安装于被测量空间的顶部，进行自上而下的测量工作，减少被测量空间的死区，提高测量结果的精度。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种激光测量装置及测量方法。本发明提供的激光测量装置既可以有效的提高激光测量装置的测量效率，又能够被安装于被测量空间的顶部，提高测量结果的精度。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

根据本发明的一个方面，一种激光测量装置，其中，包括激光发射机构、垂直旋转机构、水平旋转机构和支架，所述垂直旋转机构、水平旋转机构和激光发射机构安装于所述支架上，所述垂直旋转机构与所述激光发射机构相连接并驱动所述激光发射机构旋转，所述水平旋转机构与所述支架相连接并驱动所述支架旋转。

进一步的，所述激光发射机构包括多个激光头，所述激光头安装在激光头支架内，多个所述激光头之间存在夹角且夹角的总和为90°。

进一步的，所述激光发射机构靠近所述垂直旋转机构的一侧设置有第一连接器，所述第一连接器与所述垂直旋转机构连接，所述激光发射机构远离所述垂直旋转机构的一侧设置有连接轴，所述连接轴与所述支架连接。

进一步的，所述垂直旋转机构包括垂直驱动器和垂直驱动轴，所述垂直驱动轴安装于所述垂直驱动器上，所述垂直驱动轴外侧设置有外齿轮。

进一步的，所述第一连接器内壁设置有内齿轮，所述第一连接器的内齿轮与所述垂直驱动轴的外齿轮相啮合。

进一步的，所述垂直旋转机构还包括垂直驱动器支架，所述垂直驱动器支架安装于所述支架的一侧。

进一步的，所述支架远离所述垂直旋转机构一侧设置有轴承安装孔。

进一步的，所述支架的轴承安装孔与所述激光发射机构连接轴通过轴承连接。

进一步的，所述水平旋转机构包括水平驱动器和控制箱，所述水平驱动器固定于所述控制箱内，所述控制箱用于将所述激光测量装置安装于被测量空间顶部。

进一步的，所述水平旋转机构还设置有水平驱动轴，所述水平驱动轴外侧设置有外齿轮。

进一步的，所述水平驱动轴和所述支架之间还设置有第二连接器，所述第二连接器固定于所述支架上，所述第二连接器内壁设置有内齿轮，所述第二连接器的内齿轮与所述水平驱动轴的外齿轮相啮合。

进一步的，所述第二连接器设置于所述支架上表面的中央位置。

进一步的，所述支架为开口向下的倒U型支架。

根据本发明的另一个方面，一种采用上述任一所述的激光测量装置进行激光测量的方法，包括如下步骤：

S1、支架带动激光发射机构由水平方向初始位置转动水平预定角度，确定被测空间中第一垂直平面的位置；

S2、激光发射机构由垂直方向初始位置转动垂直预定角度至终止位置，对所述第一垂直平面进行扫描；

S3、激光发射机构发射激光，测量所述第一垂直平面中各测量点到激光发射机构的距离，形成第一垂直平面数据；

S4、重复步骤S1、S2及S3，直至支架转动至水平终止位置，形成被测空间中各个垂直平面的平面数据。

S6、将所述各个垂直平面的平面数据加和得到装载货物空间的装载率。

进一步的，所述步骤S2包括：

根据多个所述激光头之间的夹角确定垂直方向转动的垂直预定角度。

进一步的，根据上述任一激光测量的方法，支架在水平方向的转动范围为0-180°，激光测量装置在垂直方向的转动范围为0-90°。

根据本发明的另一个方面，一种采用上述任一所述的激光测量装置进行激光测量的方法，包括如下步骤：

S1、激光发射机构由垂直方向初始位置转动垂直预定角度，确定被测空间第一水平面的位置；

S2、支架带动激光发射机构由水平方向初始位置转动至水平终止位置，对所述第一水平面进行扫描；

S3、激光发射机构发射激光，测量所述第一水平面中各测量点到激光发射机构的距离，形成第一水平面数据；

S4、重复步骤S1、S2及S3，直至激光发射机构转动至垂直终止位置，形成被测空间中各个水平面的平面数据。

S6、将所述各个水平面的平面数据加和得到装载货物空间的装载率。

进一步的，所述步骤S1包括：

根据多个所述激光头之间的夹角确定垂直方向转动的垂直预定角度。

进一步的，根据上述任一所述的一种激光测量方法，其特征在于，支架在水平方向的转动范围为0-180°，激光测量装置在垂直方向的转动范围为0-90°。

本发明的有益效果是：

1、本发明示例的激光测量装置，采用激光发射机构、垂直旋转机构、水平旋转机构和支架，其中将垂直旋转机构、水平旋转机构和激光发射机构安装于支架上，垂直旋转机构驱动激光发射机构旋转，水平旋转机构驱动支架旋转并带动激光发射机构旋转这样的设计。本发明示例的激光测量装置，可以只启动水平旋转机构或垂直旋转机构，实现激光测量装置在水平或垂直平面内单自由度方向上的任意角度旋转，也可以同时启动水平旋转机构和垂直旋转机构，实现激光测量装置在水平和垂直两个自由度内任意角度旋转。

本发明示例的激光测量装置可以实现利用激光头对空间进行直线打点和距离测量，进而对空间容积率和装载率进行一次性测量，提高测量量效率的技术目的。

2、本发明示例的激光测量装置，采用多个激光头且多个激光头之间的夹角总和为90°，并将多个激光头安装在激光头支架内这样的整体设计，使每次进行测量工作时不需要激光头转动90°才能完成对一个垂直平面的测量，而只需要同时驱动多个激光头分角度的对一个垂直平面进行测量，这样进行一次测量工作激光头所需的转动角度可以成倍的减少，从而成倍的提高了测量工作的工作效率，同时还可以保证测量结果的精度不变。

比如，采用两个激光头沿垂直方向成45°角放置，原本一个激光头转动90°才能完成的一次测量工作，本发明示例的激光测量装置可以由两个激光头同时转动45°角就完成了，即在保证测量结果精度不变的情况下，激光头转动的时间减少一半，测量工作的效率提高一倍。

3、本发明示例的激光测量装置采用了支架，该支架用于安装激光发射机构，配合本发明中采用的控制箱将本发明示例的激光测量装置以悬吊的方式安装于被测空间的顶部，使激光测量装置能够自上而下的对被测空间进行扫描，有效的减少了被测空间的死区，进一步提高空间容积率或装载率的测量精度。

4、本发明示例的激光测量装置还采用了轴承用于固定安装在支架上的激光发射机构，轴承可以稳定激光发射机构的转动轴，从而保证了激光测量装置在垂直平面内旋转的稳定性，进一步提高了激光测量装置的测量精度。

5、本发明示例的激光测量方法，可以根据封闭空间或陆运货车车厢内的实际情况，避免被测空间的死区，选择首先进行垂直平面的扫描或者水平面的扫描，然后对将各个垂直平面或水平面的数据进行加和，最终得到装载率，测量速度快、准确率高。

本发明示例的激光测量方法也可以将垂直平面扫描和水平面扫描相结合，比较垂直平面扫描结果与水平面扫描结果，更精确的获得封闭空间或陆运货车车厢的装载率。

6、本发明示例的激光测量方法，可以直接获取封闭空间或陆运货车车厢的装载率，测量方法简单，方便。

附图说明

图1为本发明实施例一提出的一种激光测量装置的组件组装示意图；

图2为本发明实施例一提出的一种激光测量装置的组件组装图左视示意图；

图3为本发明实施例一提出的一种激光测量装置其中激光发射机构的示意图；

图4为本发明实施例一提出的一种激光测量装置的组件爆炸示意图；

图中：1水平驱动器，2控制箱，3支架，4第一螺纹连接件，5垂直驱动器支架，6垂直驱动器，7激光头，8激光头支架，9连接轴，10轴承，11第一连接器，12第二连接器，13第三螺纹连接件，14轴承螺纹连接件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例一：

如图1-图3所示，本实施例提供了一种激光测量装置，其中，包括激光发射机构、垂直旋转机构、水平旋转机构和支架3，垂直旋转机构、水平旋转机构和激光发射机构安装于支架3上，垂直旋转机构与激光发射机构相连接并驱动激光发射机构旋转，水平旋转机构与支架3相连接并驱动支架3旋转，

每当水平旋转机构带动支架3由水平初始位置转动至水平终止位置，垂直旋转机构带动激光发射机构由垂直方向当前位置转动预定的角度。

激光发射机构包括两个激光头7，激光头7安装在激光头支架8内，两个激光头7之间夹角为45°，两个激光头7的夹角总和为90°。

激光发射机构靠近垂直旋转机构的一侧设置有第一连接器11，第一连接器11与垂直旋转机构连接，激光发射机构远离所述垂直旋转机构的一侧设置有连接轴9，连接轴9与支架3连接。

垂直旋转机构包括垂直驱动器6和垂直驱动轴，垂直驱动轴安装于垂直驱动器6上，垂直驱动轴外侧设置有外齿轮。

第一连接器11内壁设置有内齿轮，第一连接器11的内齿轮与垂直驱动轴的外齿轮相啮合。

垂直旋转机构还包括垂直驱动器支架5，垂直驱动器支架5安装于支架3的一侧。

支架3远离垂直旋转机构一侧设置有轴承安装孔。

支架3的轴承安装孔与激光发射机构连接轴9通过轴承10连接，轴承10通过轴承螺纹连接件14固定于支架3上。

水平旋转机构包括水平驱动器1和控制箱2，水平驱动器1通过第二螺纹连接件12固定于控制箱2内，控制箱2用于将本发明实施例的激光测量装置安装于被测量空间顶部。

水平旋转机构还设置有水平驱动轴，水平驱动轴外侧设置有外齿轮。

水平驱动轴和支架之间还设置有第二连接器12，第二连接器12固定于支架3上，第二连接器12内壁设置有内齿轮，第二连接器12的内齿轮与水平驱动轴的外齿轮相啮合。

第二连接器12通过第三螺纹连接件13设置于支架3上表面的中央位置。

本实施例一中，水平驱动器1和垂直驱动器6均采用舵机。

本实施例一中的支架3为开口向下的倒U型支架。

本实施例一提供了一种采用上述激光测量装置进行激光测量的方法，包括如下步骤：

S1、支架带动激光发射机构由水平方向初始位置转动水平预定角度，确定被测空间中第一垂直平面的位置；

S2、激光发射机构由垂直方向初始位置转动垂直预定角度至终止位置，对所述第一垂直平面进行扫描；

S3、激光发射机构发射激光，测量所述第一垂直平面中各测量点到激光发射机构的距离，形成第一垂直平面数据；

S4、重复步骤S1、S2及S3，直至支架转动至水平终止位置，形成被测空间中各个垂直平面的平面数据。

S6、将所述各个垂直平面的平面数据加和得到装载货物空间的装载率。

为了便于对本实施例一示例的激光测量装置的理解，下面结合本实施例示例的采用该测量装置进行激光测量的方法，对激光测量装置的工作过程做进一步的描述：

如图1-图4所示，首先将本实施例一示例的激光测量装置通过控制箱2安装于被测量空间的顶部，实现激光测量装置的悬吊安装。

启动本实施例一示例的激光测量装置，水平旋转机构驱动支架3在水平方向旋转，支架3带动激光发射机构在水平方向旋转，激光发射机构水平方向连续转动范围为0-180°，水平初始位置为0°处，终止位置为180°处。通过水平驱动器1对水平方向的转动预定角度进行精确控制。根据垂直方向上需要测量的垂直平面的个数，就可以得到均匀分布的水平方向的转动预定角度，即如果在0-180°的范围内需要扫描90个垂直平面，则激光发射机构在水平方向旋转的水平预定角度为2°。

支架3带动激光发射机构在水平方向旋转2°确定第一垂直平面后，垂直驱动器6带动激光发射机构由垂直方向初始位置转动至终止位置，完成对第一垂直平面的扫描测量工作。激光发射机构垂直方向连续转动范围为0-90°，垂直初始位置为0°处，根据激光测量装置中多个激光头之间的夹角确定垂直方向转动的垂直预定角度。本实施例示例的激光测量装置，采用两个激光头7，激光头7之间夹角为45°，因此垂直预定角度为45°。垂直驱动器6带动激光发射机构由垂直初始位置为0°处向下转动45°即可完成对第一垂直平面的扫描测量工作，激光发射机构复位至垂直初始位置为0°处。

然后，水平驱动器1驱动支架在水平方向再旋转2°确定第二垂直平面，垂直驱动器6带动激光发射机构再向下转动45°完成对第二垂直平面的测量工作，如此周而复始，当水平方向从0°处转动至180°时，整个扫描过程完成，获得被测空间中各个垂直平面的平面数据。

最后，将各个垂直平面的平面数据加和，最终得到装载货物空间的装载率。

相对于现有技术中需要由一个激光头垂直旋转90°完成对一个垂直平面的测量工作来说，本实施例一所示的激光测量装置只需要激光发射机构转动45°就可以完成对一个垂直平面的扫描，在保证测量结果精度不变的情况下，激光头7转动的时间减少了一半，测量工作的效率提高了一倍。

本实施例一还提供了一种采用上述激光测量装置进行激光测量的方法，包括如下步骤：

S1、激光发射机构由垂直方向初始位置转动垂直预定角度，确定被测空间第一水平面的位置；

S2、支架带动激光发射机构由水平方向初始位置转动至水平终止位置，对所述第一水平面进行扫描；

S3、激光发射机构发射激光，测量所述第一水平面中各测量点到激光发射机构的距离，形成第一水平面数据；

S4、重复步骤S1、S2及S3，直至激光发射机构转动至垂直终止位置，形成被测空间中各个水平面的平面数据。

S6、将所述各个水平面的平面数据加和得到装载货物空间的装载率。

为了便于对本实施例一示例的激光测量装置的理解，下面结合另一种采用该测量装置进行激光测量的方法，对激光测量装置的工作过程做进一步的描述：

如图1-图4所示，首先将本实施例一示例的激光测量装置通过控制箱2安装于被测量空间的顶部，实现激光测量装置的悬吊安装。

启动本实施例一示例的激光测量装置，垂直驱动器6将激光发射机构固定于由垂直方向初始位置，即0°处，然后水平驱动器1驱动支架3在水平方向连续旋转180°，激光发射机构对第一水平面进行扫描，获得第一水平面数据。

然后，垂直驱动器6带动激光发射机构从垂直方向初始位置0°处向下转动45°，完成对其他水平面的扫描，获得被测空间中各个水平面的平面数据。

最后，将各个垂直平面的平面数据加和，最终得到装载货物空间的装载率。

实施例二：

本实施例与实施例一相同的特征不再赘述，本实施例与实施例一不同的特征在于：

激光发射机构包括三个激光头7，激光头7安装在激光头支架8内，三个激光头7之间夹角为30°，三个激光头7的夹角总和为90°。

在本实施例二示例的激光测量装置通过控制箱2安装于被测量空间的顶部，完成激光测量装置的悬吊之后，水平旋转机构驱动支架3在水平面上旋转，垂直旋转机构带动激光发射机构向下转动30°即可完成对一个垂直平面的扫描测量工作。

相对于现有技术中需要由一个激光头旋转90°完成测量工作来说，本实施例二所示的激光测量装置只需要激光发射机构转动30°就可以完成对一个垂直平面的扫描工作，在保证测量结果精度不变的情况下，激光头转动的时间减少了三分之一，测量工作的工作效率可以进一步提高。

除去实施例一和实施例二所述的舵机外，水平驱动器1和垂直驱动器6还可以设为其他形式的驱动装置，能够分别驱动支架3和激光发射机构转动即可，比如：可设置为电机。舵机和电机都可以方便地安装在本发明示例的激光测量装置上，并且实现分别带动支架3和激光发射机构转动的技术目的。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (18)

1.一种激光测量装置，其特征在于，包括激光发射机构、垂直旋转机构、水平旋转机构和支架，所述垂直旋转机构、水平旋转机构和激光发射机构安装于所述支架上，所述垂直旋转机构与所述激光发射机构相连接并驱动所述激光发射机构旋转，所述水平旋转机构与所述支架相连接并驱动所述支架旋转。

2.根据权利要求1所述的激光测量装置，其特征在于，所述激光发射机构包括多个激光头，所述激光头安装在激光头支架内，多个所述激光头之间存在夹角且夹角的总和为90°。

3.根据权利要求1所述的激光测量装置，其特征在于，所述激光发射机构靠近所述垂直旋转机构的一侧设置有第一连接器，所述第一连接器与所述垂直旋转机构连接，所述激光发射机构远离所述垂直旋转机构的一侧设置有连接轴，所述连接轴与所述支架连接。

4.根据权利要求1所述的激光测量装置，其特征在于，所述垂直旋转机构包括垂直驱动器和垂直驱动轴，所述垂直驱动轴安装于所述垂直驱动器上，所述垂直驱动轴外侧设置有外齿轮。

5.根据权利要求4所述的激光测量装置，其特征在于，所述第一连接器内壁设置有内齿轮，所述第一连接器的内齿轮与所述垂直驱动轴的外齿轮相啮合。

6.根据权利要求1所述的激光测量装置，其特征在于，所述垂直旋转机构还包括垂直驱动器支架，所述垂直驱动器支架安装于所述支架的一侧。

7.根据权利要求1所述的激光测量装置，其特征在于，所述支架远离所述垂直旋转机构一侧设置有轴承安装孔。

8.根据权利要求7所述的激光测量装置，其特征在于，所述支架的轴承安装孔与所述激光发射机构连接轴通过轴承连接。

9.根据权利要求1所述的激光测量装置，其特征在于，所述水平旋转机构包括水平驱动器和控制箱，所述水平驱动器固定于所述控制箱内，所述控制箱用于将所述激光测量装置安装于被测量空间顶部。

10.根据权利要求1所述的激光测量装置，其特征在于，所述水平旋转机构还设置有水平驱动轴，所述水平驱动轴外侧设置有外齿轮。

11.根据权利要求10所述的激光测量装置，其特征在于，所述水平驱动轴和所述支架之间还设置有第二连接器，所述第二连接器固定于所述支架上，所述第二连接器内壁设置有内齿轮，所述第二连接器的内齿轮与所述水平驱动轴的外齿轮相啮合。

12.根据权利要求11所述的激光测量装置，其特征在于，所述第二连接器设置于所述支架上表面的中央位置。

13.一种采用权利要求1-12任一所述的激光测量装置进行激光测量的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、支架带动激光发射机构由水平方向初始位置转动水平预定角度，确定被测空间中第一垂直平面的位置；

S2、激光发射机构由垂直方向初始位置转动垂直预定角度至终止位置，对所述第一垂直平面进行扫描；

S3、激光发射机构发射激光，测量所述第一垂直平面中各测量点到激光发射机构的距离，形成第一垂直平面数据；

S4、重复步骤S1、S2及S3，直至支架转动至水平终止位置，形成被测空间中各个垂直平面的平面数据。

S6、将所述各个垂直平面的平面数据加和得到装载货物空间的装载率。

14.根据权利要求13所述的激光测量的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

根据多个所述激光头之间的夹角确定垂直方向转动的垂直预定角度。

15.根据权利要求13-14任一所述的激光测量的方法，其特征在于，支架在水平方向的转动范围为0-180°，激光测量装置在垂直方向的转动范围为0-90°。

16.一种采用权利要求1-12任一所述的激光测量装置进行激光测量的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、激光发射机构由垂直方向初始位置转动垂直预定角度，确定被测空间第一水平面的位置；

S2、支架带动激光发射机构由水平方向初始位置转动至水平终止位置，对所述第一水平面进行扫描；

S3、激光发射机构发射激光，测量所述第一水平面中各测量点到激光发射机构的距离，形成第一水平面数据；

S4、重复步骤S1、S2及S3，直至激光发射机构转动至垂直终止位置，形成被测空间中各个水平面的平面数据。

S6、将所述各个水平面的平面数据加和得到装载货物空间的装载率。

17.根据权利要求16所述的激光测量的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

根据多个所述激光头之间的夹角确定垂直方向转动的垂直预定角度。

18.根据权利要求16-17任一所述的激光测量的方法，其特征在于，支架在水平方向的转动范围为0-180°，激光测量装置在垂直方向的转动范围为0-90°。