CN108896030A - 空间定位装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空间定位装置，包括线盒、第一测量机构和第二测量机构，线盒包括盒体、与盒体转动连接的转轴以及用于牵引至待测量点的线材，盒体上设置有出线孔，线材的一端穿设并收卷于盒体内，线材具有从出线孔伸出盒体外以用于牵引至待测量点的测量端；第一测量机构包括用于测量测量端移动时在第一方向和第二方向上偏转角度的第一测量组件，第一方向与所述第二方向垂直；第二测量机构包括用于测量测量端牵引至待测量点时在第三方向上之延伸长度的第二检测组件，第三方向与第一方向、第二方向垂直。本发明公开的空间定位装置具有可以实时定位物体在空间中的绝对位置、且检测反应速度快、检测精度高和使用方便的优点。
Description
技术领域
本发明涉及传感设备领域，尤其涉及一种空间定位装置。
背景技术
目前的空间定位技术中主要是利用光学定位与惯性定位，这两种空间定位技术都存在不可靠性，光学定位容易受到环境光的干扰以及无意遮挡也会造成定位不准。而惯性定位会随着时间产生累计误差，时间越久误差越大。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明公开一种空间定位装置，用以解决现有的空间定位技术中存在着定位不准和定位误差大的问题。
本发明采用如下技术方案实现：
一种空间定位装置，包括
线盒，所述线盒包括盒体、与所述盒体转动连接的转轴以及用于牵引至待测量点的线材，所述盒体上设置有出线孔，所述线材的一端穿设并收卷于所述盒体内，所述线材具有从所述出线孔伸出所述盒体外以用于牵引至所述待测量点的测量端；
第一测量机构，所述第一测量机构安装于所述线盒的外侧，所述第一测量机构包括用于测量所述测量端移动时在第一方向和第二方向上偏转角度的第一测量组件，所述第一方向与所述第二方向垂直；
第二测量机构，所述第二测量机构安装于所述线盒的外侧，所述第二测量机构包括用于测量所述测量端牵引至所述待测量点时在第三方向上之延伸长度的第二检测组件，所述第三方向与所述第一方向、所述第二方向垂直。
优选地，所述第一测量组件包括设置于所述出线孔处的支座、与所述支座转动连接并可随所述线材转动的第一传导件、与所述支座转动连接并可随所述线材转动的第二传导件、用于检测所述第一传导件之转动角度的第一传感器以及用于检测所述第二传导件之转动角度的第二传感器，所述第二传导件设置于所述第一传导件内侧且与所述第一传导件垂直设置，所述第一传导件上开设有供所述线材穿设的第一弧形缺口，所述第二传导件上开设有供所述线材穿设的第二弧形缺口。
优选地，所述第一传导件包括第一半圆环部、设置于所述第一半圆环部一端外侧的第一安装轴以及设置于所述第一半圆环部另一端外侧的第二安装轴，所述第一弧形缺口开设于所述第一半圆环部；所述第二传导件包括第二半圆环部、设置于所述第二半圆环部一端外侧的第三安装轴以及设置于所述第二半圆环部另一端外侧的第四安装轴，所述第二弧形缺口开设于所述第二半圆环部。
优选地，所述第一测量组件还包括第一轴承和第二轴承，所述支座上间隔设置有用于承载定位所述第一轴承的第一轴承座和用于承载定位所述第二轴承的第二轴承座，所述第一安装轴固定于所述第一轴承的内圈，所述第二安装轴固定于所述第二轴承的内圈；所述第一测量组件还包括第三轴承和第四轴承，所述支座上间隔设置有用于承载定位所述第三轴承的第三轴承座和用于承载定位所述第四轴承的第四轴承座，所述第三安装轴固定于所述第三轴承的内圈，所述第四安装轴固定于所述第四轴承的内圈。
优选地，所述支座在靠近所述第一轴承座的外侧或者在靠近所述第二轴承座的外侧设置有用于供所述第一传感器安装固定的第一安装部，所述支座在靠近所述第三轴承座的外侧或者在靠近所述第四轴承座的外侧设置有用于供所述第二传感器安装固定的第二安装部。
优选地，所述第一测量机构还包括固定于所述线盒外的下壳和与所述下壳连接的上壳，所述下壳包括圆环安装部，所述支座与所述圆环安装部连接，所述上壳扣合于所述支座外，所述上壳的内侧壁设置有若干个分别用于与所述第一轴承座、所述第二轴承座、所述第三轴承座以及所述第四轴承座配合以固定所述第一轴承、所述第二轴承、所述第三轴承以及所述第四轴承的扣合部。
优选地，所述支座的中心设置有一供所述线材穿设的穿线孔；且/或，
所述第一传感器和所述第二传感器都为电位器，所述第一安装轴和所述第二安装轴之一者穿设于所述第一传感器中，所述第三安装轴和所述第四安装轴之一者穿设于所述第二传感器中。
优选地，所述第二测量组件包括与所述转轴连接以用于检测所述转轴之旋转圈数的第三传感器。
优选地，所述第三传感器为多圈线绕电位器，所述多圈绕线电位器具有一测量轴，所述第二测量组件还包括用于连接所述测量轴和所述转轴的联轴器，所述测量轴的一端以及所述转轴的一端分别穿设固定于所述联轴器中。
优选地，所述第二测量机构还包括固定于所述线盒外的底座，所述底座设置有用于收容所述第三传感器和所述联轴器的收容腔。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明提供的空间定位装置通过设置第一检测机构用于检测线材在第一方向和第二方向上的偏转角度，并通过设置第二检测机构用于检测线材在第三方向上的延伸长度，第一方向与第二方向垂直，第三方向与第一方向、第二方向垂直。这样通过第一检测机构和第二检测机构检测的三个数据即可实时获得线材测量端在空间中的位置，也即通过该空间定位装置可以实时定位物体在空间中的绝对位置，且相对于光学定位和惯性定位具有检测反应速度快、检测精度高和使用方便的优点。
附图说明
图1为本发明实施例提供的空间定位装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的空间定位装置的爆炸示意图；
图3为第一传导件、第二传导件以及轴承的配合示意图；
图4为支座的结构示意图；
图5为第一测量组件的结构示意图；
图6为上壳的结构示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
请参阅图1-6，本发明实施例提供一种空间定位装置10，其包括
线盒11，线盒11包括盒体111、与盒体111转动连接的转轴112以及用于牵引至待测量点的线材113，盒体111上设置有出线孔1111，线材113的一端穿设并收卷于盒体111内，线材113具有从出线孔1111伸出盒体111外以用于牵引至待测量点的测量端1131；
第一测量机构12，第一测量机构12安装于线盒11的外侧，第一测量机构12包括用于测量所述测量端1131移动时在第一方向和第二方向上偏转角度的第一测量组件121，第一方向与第二方向垂直；
第二测量机构13，第二测量机构13安装于线盒11的外侧，第二测量机构13包括用于测量所述测量端1131牵引至待测量点时在第三方向上之延伸长度的第二检测组件131，第三方向与第一方向、第二方向垂直。
以该设计方式，通过设置第一测量机构12用于检测线材113在第一方向和第二方向上的偏转角度，并通过设置第二测量机构13用于检测线材113在第三方向上的延伸长度，第一方向与第二方向垂直，第三方向与第一方向、第二方向垂直。这样通过第一测量机构12和第二测量机构13检测的三个数据即可实时获得线材113测量端在空间中的位置，也即通过该空间定位装置10可以实时定位物体在空间中的绝对位置，且相对于光学定位和惯性定位具有检测反应速度快、检测精度高和使用方便的优点。
优选地，线盒11还包括设置于盒体111内部以用于自动回收线材的线材收放机构(图未示)。举例而言，该线材收放机构可以采用涡卷弹簧机构，具体地，线材卷放机构包括一端固定于盒体111内壁的安装轴、套设于安装轴上并与安装轴转动连接的绕线轮以及设置于绕线轮内部并环绕安装轴的涡卷弹簧，涡卷弹簧的一端与安装轴连接，涡卷弹簧的另一端与绕线轮连接，转轴112与绕线轮端面连接并延伸出盒体111外，线材绕设与绕线轮外，则用于将测量端1131牵引至测量点时，绕线轮转动带动转轴112转动，同时转动的绕线轮使得涡卷弹簧收紧产生弹性势能，当检测完毕后，用户松开线材113的测量端1131，线材113即可由于涡卷弹簧弹性势能的作用自动回收到盒体111内。该设计方式也有助于线材113在用于检测的过程中处于紧绷的状态，使得测量数据更为精确。
可以理解堤，该空间定位装置10可以通过设置无线传输模块将第一测量机构12和第二测量机构13检测的数据传输至处理器进行运算或者通过数据线连接的方式将第一测量机构12和第二测量机构13检测的数据传输至处理器进行运算。
优选地，第一测量组件121包括设置于出线孔1111处的支座1211、与支座1211转动连接并可随线材113转动的第一传导件1212、与支座1211转动连接并可随线材113转动的第二传导件1213、用于检测第一传导件1212之转动角度的第一传感器1214以及用于检测第二传导件1213之转动角度的第二传感器1215，第二传导件1213设置于第一传导件1212内侧且与第一传导件1212垂直设置，第一传导件1212上开设有供线材113穿设的第一弧形缺口1216，第二传导件1213上开设有供线材113穿设的第二弧形缺口1217。所述的垂直设置指的是第一传导件1212的对称面与第二传导件1213的对称面垂直。
优选地，第一传导件1212包括第一半圆环部12121、设置于第一半圆环部12121一端外侧的第一安装轴12122以及设置于第一半圆环部12121另一端外侧的第二安装轴12123，第一弧形缺口1216开设于第一半圆环部12121。第二传导件1213包括第二半圆环部12131、设置于第二半圆环部12131一端外侧的第三安装轴12132以及设置于第二半圆环部12131另一端外侧的第四安装轴12133，第二弧形缺口1217开设于所述第二半圆环部12131。可以理解地，第一半圆环部12121和第二半圆环部12131不局限于设置成半圆形，设置成其他形状也是可以的，只要第一弧形缺口1216开设于第一半圆环部12121，第二弧形缺口1217开设于所述第二半圆环部12131，使得第一半圆环部12121和第二半圆环部12131可以在两个垂直的方向上测得线材113的偏转角度即可。
优选地，第一测量组件121还包括第一轴承1218和第二轴承1219，支座1211上间隔设置有用于承载定位第一轴承1218的第一轴承座12111和用于承载定位第二轴承1219的第二轴承座12112，第一安装轴12122固定于第一轴承1218的内圈，第二安装轴12123固定于第二轴承1219的内圈。第一测量组件121还包括第三轴承1220和第四轴承1221，支座1211上间隔设置有用于承载定位第三轴承1220的第三轴承座12113和用于承载定位第四轴承1221的第四轴承座12114，第三安装轴12132固定于第三轴承1220的内圈，第四安装轴12133固定于第四轴承1221的内圈。通过设置第一轴承1218、第二轴承1219、第三轴承1220以及第四轴承1221，使得第一传导件1212和第二传导件1213相对的转动更为的流畅，可以快速地获得测量的数据，空间定位反应灵敏。可以理解，第一测量组件121也可以不设置有第一轴承1218、第二轴承1219、第三轴承1220以及第四轴承1221，通过在支座1211上凸设有带通孔的安装座以供第一安装轴12122、第二安装轴12123、第三安装轴12132以及第四安装轴12133转动连接也是可以的。
优选地，支座1211在靠近第一轴承座12111的外侧或者在靠近第二轴承座12112的外侧设置有用于供第一传感器1214安装固定的第一安装部12115，支座1211在靠近第三轴承座12113的外侧或者在靠近第四轴承座12114的外侧设置有用于供第二传感器1215安装固定的第二安装部12116。具体地，第一安装部12115和第二安装部12116为在支座1211上凹设的卡槽，第一传感器1214和第二传感器1215分别卡设在各自的卡槽中。
优选地，支座1211的中心设置有一供线材穿设的穿线孔12117。
优选地，第一测量机构12还包括固定于线盒11外的下壳122和与下壳122连接的上壳123，下壳122包括圆环安装部1221，支座1211与圆环安装部1221连接，上壳123扣合于支座1211外，上壳123的内侧壁设置有若干个分别用于与第一轴承座12111、第二轴承座12112、第三轴承座12113以及第四轴承座12114配合以固定第一轴承1218、第二轴承1219、第三轴承1220以及第四轴承1221的扣合部1231。以该设计方式，使得第一测量机构12整体的结构精巧、紧凑，可以有效地减小整个空间定位装置10的尺寸。
优选地，第一传感器1214和第二传感器1215都为电位器，第一安装轴12122和第二安装轴12123之一者穿设于第一传感器1214中，第三安装轴12132和第四安装轴12133之一者穿设于第二传感器1215中。可以理解地，第一传感器1214和第二传感器1215不局限于采用电位器，例如采用光电编码器或者霍尔角度传感器也是可以的。
优选地，第二测量组件131包括与转轴112连接以用于检测转轴112之旋转圈数的第三传感器1311。第三传感器1311通过测量转轴112的旋转圈数，即可间接地获得线材113的拉伸长度。
优选地，第三传感器1311为多圈线绕电位器，多圈绕线电位器具有一测量轴1312，第二测量组件131还包括用于连接测量轴1312和转轴112的联轴器1313，测量轴1312的一端以及转轴112的一端分别穿设固定于联轴器1313中。
优选地，第二测量机构13还包括固定于线盒11外的底座132，底座132设置有用于收容第三传感器1311和联轴器1313的收容腔。
以下提供一实施例以解释该空间定位装置10在体感设备中的应用，例如，用户在体感设备上玩枪械射击游戏时，用户将该空间定位装置10固定在地面或者桌面上或者墙壁上，然后将线材113从出线孔1111拉出，并将线材113的测量端1131固定在枪械上，则用户手持枪械移动时，第一测量机构12测得线材112在第一方向上和第二方向上的偏转角度，并通过第二测量机构13测得线材113在出线孔1111拉出时的延伸长度，则通过这三个数据，可以实时定位到测量端1131的位置，也即可以实时测得枪械的位置，使得实际的操作和显示屏的画面可以实时同步，从而获得较好的游戏体验。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种空间定位装置，其特征在于，包括
线盒，所述线盒包括盒体、与所述盒体转动连接的转轴以及用于牵引至待测量点的线材，所述盒体上设置有出线孔，所述线材的一端穿设并收卷于所述盒体内，所述线材具有从所述出线孔伸出所述盒体外以用于牵引至所述待测量点的测量端；
第一测量机构，所述第一测量机构安装于所述线盒的外侧，所述第一测量机构包括用于测量所述测量端移动时在第一方向和第二方向上偏转角度的第一测量组件，所述第一方向与所述第二方向垂直；
第二测量机构，所述第二测量机构安装于所述线盒的外侧，所述第二测量机构包括用于测量所述测量端牵引至所述待测量点时在第三方向上之延伸长度的第二检测组件，所述第三方向与所述第一方向、所述第二方向垂直。
2.根据权利要求1所述的空间定位装置，其特征在于，所述第一测量组件包括设置于所述出线孔处的支座、与所述支座转动连接并可随所述线材转动的第一传导件、与所述支座转动连接并可随所述线材转动的第二传导件、用于检测所述第一传导件之转动角度的第一传感器以及用于检测所述第二传导件之转动角度的第二传感器，所述第二传导件设置于所述第一传导件内侧且与所述第一传导件垂直设置，所述第一传导件上开设有供所述线材穿设的第一弧形缺口，所述第二传导件上开设有供所述线材穿设的第二弧形缺口。
3.根据权利要求2所述的空间定位装置，其特征在于，所述第一传导件包括第一半圆环部、设置于所述第一半圆环部一端外侧的第一安装轴以及设置于所述第一半圆环部另一端外侧的第二安装轴，所述第一弧形缺口开设于所述第一半圆环部；所述第二传导件包括第二半圆环部、设置于所述第二半圆环部一端外侧的第三安装轴以及设置于所述第二半圆环部另一端外侧的第四安装轴，所述第二弧形缺口开设于所述第二半圆环部。
4.根据权利要求3所述的空间定位装置，其特征在于，所述第一测量组件还包括第一轴承和第二轴承，所述支座上间隔设置有用于承载定位所述第一轴承的第一轴承座和用于承载定位所述第二轴承的第二轴承座，所述第一安装轴固定于所述第一轴承的内圈，所述第二安装轴固定于所述第二轴承的内圈；所述第一测量组件还包括第三轴承和第四轴承，所述支座上间隔设置有用于承载定位所述第三轴承的第三轴承座和用于承载定位所述第四轴承的第四轴承座，所述第三安装轴固定于所述第三轴承的内圈，所述第四安装轴固定于所述第四轴承的内圈。
5.根据权利要求4所述的空间定位装置，其特征在于，所述支座在靠近所述第一轴承座的外侧或者在靠近所述第二轴承座的外侧设置有用于供所述第一传感器安装固定的第一安装部，所述支座在靠近所述第三轴承座的外侧或者在靠近所述第四轴承座的外侧设置有用于供所述第二传感器安装固定的第二安装部。
6.根据权利要求4所述的空间定位装置，其特征在于，所述第一测量机构还包括固定于所述线盒外的下壳和与所述下壳连接的上壳，所述下壳包括圆环安装部，所述支座与所述圆环安装部连接，所述上壳扣合于所述支座外，所述上壳的内侧壁设置有若干个分别用于与所述第一轴承座、所述第二轴承座、所述第三轴承座以及所述第四轴承座配合以固定所述第一轴承、所述第二轴承、所述第三轴承以及所述第四轴承的扣合部。
7.根据权利要求3所述的空间定位装置，其特征在于，所述支座的中心设置有一供所述线材穿设的穿线孔；且/或，
所述第一传感器和所述第二传感器都为电位器，所述第一安装轴和所述第二安装轴之一者穿设于所述第一传感器中，所述第三安装轴和所述第四安装轴之一者穿设于所述第二传感器中。
8.根据权利要求1-7任一项所述的空间定位装置，其特征在于，所述第二测量组件包括与所述转轴连接以用于检测所述转轴之旋转圈数的第三传感器。
9.根据权利要求8所述的空间定位装置，其特征在于，所述第三传感器为多圈线绕电位器，所述多圈绕线电位器具有一测量轴，所述第二测量组件还包括用于连接所述测量轴和所述转轴的联轴器，所述测量轴的一端以及所述转轴的一端分别穿设固定于所述联轴器中。
10.根据权利要求9所述的空间定位装置，其特征在于，所述第二测量机构还包括固定于所述线盒外的底座，所述底座设置有用于收容所述第三传感器和所述联轴器的收容腔。
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