CN116972808A - 一种测量三维扫描坐标装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于道面测量技术领域，尤其公开了一种测量三维扫描坐标装置及方法。该测量三维扫描坐标装置包括测量小车，所述测量小车的顶部安装有三自由度并联稳定平台，所述三自由度并联稳定平台的两侧分别安装有控制器和电源，所述测量小车的顶部安装有车壳，且三自由度并联稳定平台、控制器以及电源均位于车壳内部，所述车壳顶部贯穿开设有通孔，所述三自由度并联稳定平台的顶部能够通过通孔伸出车壳外部。本发明通过设有三自由度并联稳定平台，其三自由度并联稳定平台具有结构简单、成本低、承载能力大以及可移动性好等特点，从而能满足测量设备对测量精度的需求。
Description
技术领域
本发明属于道面测量技术领域，尤其涉及一种测量三维扫描坐标装置及方法。
背景技术
飞行区道面是机场的核心资产之一，其健康状况对于确保机场科学高效安全运行具有决定性的地位与作用。目前国内外机场主要通过人工日常定期专项检测方式来掌握道面的平整光洁、龟裂缺陷或异物残留等基础信息，支撑道面适航能力评估，进而影响相应道面养护维修与改造等重要决策。但是近年来，随着各种高精成像传感器件、GNSS、人工智能、数字存储及图像处理等先进信息技术飞速发展，道路检测技术也发生了革命性变化。
长期以来，地勤人员采用的测量方式需结合水准测量、全站仪、GNSS等技术综合应用才能完成一项机场道面测量工作，单一仪器无法做出准确判断；工作效率较低且采用抽样检测的方式，无法有效对检测对象进行全面覆盖；检测效果同样受操纵人员使用水平的限制，对人才依赖性较强，成本投入高。
通过对国内外有关情况分析，目前推出了一种利用智能无人平台搭载相关测量设备对机场道面进行高精度检测的测量小车。但是在测量时，由于现有的测量小车缺少合适的稳定平台结构，从而导致现有的测量小车无法在为测量设备足够的荷载能力的同时还为测量设备提供稳定的测量支撑平台，进而影响测量设备的测量精度。
因此，发明一种测量三维扫描坐标装置及方法来解决上述问题很有必要。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种测量三维扫描坐标装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种测量三维扫描坐标装置，包括测量小车，所述测量小车的顶部安装有三自由度并联稳定平台，所述三自由度并联稳定平台的两侧分别安装有控制器和电源，所述测量小车的顶部安装有车壳，且三自由度并联稳定平台、控制器以及电源均位于车壳内部，所述车壳顶部贯穿开设有通孔，所述三自由度并联稳定平台的顶部能够通过通孔伸出车壳外部，所述三自由度并联稳定平台的顶部垂直固定安装有支撑架，所述支撑架的顶部水平固定连接有支撑板，所述支撑板的顶部安装有全站仪，所述车壳的顶部两侧均安装有双目相机，其中一个所述双目相机的一侧设有信号接收器，所述信号接收器安装在外壳上。
进一步的，所述三自由度并联稳定平台包括下平台，所述下平台转动安装在测量小车的顶部，且下平台的底部安装有电机，所述下平台的顶部中心处垂直固定连接有升降电动推杆，所述升降电动推杆的顶部水平设置有上平台，所述上平台的底部中心处与升降电动推杆的顶端之间连接有虎克铰，且支撑架的底端垂直固定安装在上平台的顶部中心处，所述上平台和下平台之间连接有横摇电动推杆和纵摇电动推杆，且横摇电动推杆和纵摇电动推杆分别位于虎克铰转动时的两个正交面上，所述横摇电动推杆和纵摇电动推杆的顶端均通过球铰与上平台的底部连接在一起，横摇电动推杆和纵摇电动推杆其中一个的底端通过球铰与下平台顶部连接在一起，另一个的底端则通过铰链与下平台的顶部连接在一起。
进一步的，所述横摇电动推杆和纵摇电动推杆等间距的分布在升降电动推杆的侧面，且二者距离升降电动推杆的距离为100mm，所述升降电动推杆靠近顶端的位置固定套接有托板，所述托板的顶部垂直固定连接有两个插管，两个所述插管分别位于横摇电动推杆和纵摇电动推杆的正对面，且两个插管到升降电动推杆之间的距离等于横摇电动推杆和纵摇电动推杆到升降电动推杆之间的距离，所述插管的顶部滑动插接有活动杆，所述活动杆底部与插管底部内壁之间固定连接有拉紧弹簧，所述活动杆的顶端固定连接有连接球，所述连接球的顶部转动连接接有滑块，所述上平台的底部与两个滑块相对的位置均开设有滑槽，两个所述滑槽分别位于虎克铰转动时的两个正交面上，且两个滑块分别滑动安装在对应的滑槽中。
进一步的，所述活动杆、横摇电动推杆、纵摇电动推杆以及升降电动推杆的顶端铰接点均位于同一高度，且插管、横摇电动推杆和纵摇电动推杆靠近升降电动推杆的一侧均固定连接有卡块，所述卡块靠近升降电动推杆的一侧开设有弧形的插槽，所述插槽的两侧与卡块的两侧连通，且每个卡块插槽的圆心与对应的活动杆、横摇电动推杆、纵摇电动推杆或者升降电动推杆的顶端铰接点重合，所述横摇电动推杆及其相对位置的活动杆远离纵摇电动推杆的一侧均设有第一弧形杆，所述第一弧形杆的顶端与上平台的底部固定连接，两个所述第一弧形杆的底端分别与上述横摇电动推杆以及活动杆上的卡块的插槽相对，且第一弧形杆的圆心与对应位置卡块的圆心重合，所述纵摇电动推杆及其相对位置的活动杆远离横摇电动推杆的一侧均设有第二弧形杆，所述第二弧形杆的顶端与上平台的底部固定连接，两个所述第二弧形杆的底端分别与上述纵摇电动推杆以及活动杆上的卡块的插槽相对，且第二弧形杆的圆心与对应位置卡块的圆心重合。
进一步的，所述第一弧形杆和第二弧形杆的内侧面上均开设有凹槽，所述凹槽内固定连接有弓形弹片，且初始状态下，所述弓形弹片的中部位于凹槽外，且弓形弹片的厚度小于凹槽的深度。
进一步的，所述托板顶部倾斜固定连接有拉杆，所述拉杆的顶端固定连接有固定环，且固定环固定套接在升降电动推杆靠近顶端的位置。
进一步的，所述升降电动推杆的长度为360mm，且升降电动推杆的伸长量为0-160mm。
进一步的，所述拉紧弹簧的最大伸缩量，小于活动杆位于插管内的长度。
本发明还提供了一种测量三维扫描坐标装置的测量方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：启动全站仪和测量小车，使测量小车带着全站仪沿着既定路线进行动态三维测量；
步骤二：测量过程中，双目相机能够对周围环境进行识别以及障碍物探测，从而为后续的路径规划提供决策依据；
步骤三：另外，在测量过程中，还能够通过控制横摇电动推杆和纵摇电动推杆实现对全站仪测量角度的调整，从而满足多角度测量需求；
步骤四：测量得到的数据能够通过信号接收器与后端平台进行交互。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明通过设有三自由度并联稳定平台，在针对国内外稳定平台和并联平台结构分析的基础上，借鉴现有的稳定平台结构、驱动方式和控制方式等，设计出的三自由度并联稳定平台具有结构简单、成本低、承载能力大以及可移动性好等特点，从而能满足测量设备对测量精度的需求；
2、本发明通过设有拉紧弹簧，在横摇电动推杆或纵摇电动推杆伸长的过程中，位于横摇电动推杆或纵摇电动推杆对面的活动杆会因为上平台的向下挤压开始压缩对应的拉紧弹簧，与此同时，滑块能够沿着滑槽自适应的进行滑动，而随着拉紧弹簧的被压缩，拉紧弹簧对上平台的反作用力则能够使其与横摇电动推杆、纵摇电动推杆以及升降电动推杆的铰接点被拉紧，从而避免了上平台在调节过程中发生晃动，保证上平台的调节精度；
3、本发明通过设置有第一弧形杆和第二弧形杆，在横摇电动推杆或纵摇电动推杆伸长的过程中，两个第一弧形杆和两个第二弧形杆能够插入到对应卡块的插槽中，从而使横摇电动推杆、纵摇电动推杆以及与横摇电动推杆相对的插管通过两个第一弧形杆与上平台连接成一个整体，从而能够在上平台偏转的过程中，提高上平台偏转时的稳定性。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明中测量小车、三自由度并联稳定平台、全站仪以及控制器等结构的立体示意图；
图3是本发明中三自由度并联稳定平台、插管以及活动杆等结构的第一立体示意图；
图4是本发明中三自由度并联稳定平台、插管以及活动杆等结构的第二立体示意图；
图5是本发明中三自由度并联稳定平台、插管以及活动杆等结构的部分立体示意图；
图6是本发明中托板、插管、活动杆、连接球、滑块以及卡块的立体示意图；
图7是本发明中第一弧形杆和弓形弹片的立体示意图；
图8是本发明中升降电动推杆、托板、虎克铰、拉杆以及固定环的立体示意图；
图9是本发明中三自由度并联稳定平台的等效示意图；
图10是本发明中三自由度并联稳定平台的正运动学分析立体图；
图11是本发明中三自由度并联稳定平台的正运动学分析平面图；
图12是本发明中三自由度并联稳定平台的运动简图。
图中：1、测量小车；2、三自由度并联稳定平台；201、下平台；202、电机；203、升降电动推杆；204、上平台；205、虎克铰；206、横摇电动推杆；207、纵摇电动推杆；3、控制器；4、电源；5、车壳；6、支撑架；7、支撑板；8、全站仪；9、双目相机；10、信号接收器；11、托板；12、插管；13、活动杆；14、拉紧弹簧；15、连接球；16、滑块；17、卡块；18、第一弧形杆；19、第二弧形杆；20、弓形弹片；21、拉杆；22、固定环。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
本发明提供了如图1至图8所示的一种测量三维扫描坐标装置，包括测量小车1，所述测量小车1的顶部安装有三自由度并联稳定平台2，所述三自由度并联稳定平台2的两侧分别安装有控制器3和电源4，所述测量小车1的顶部安装有车壳5，且三自由度并联稳定平台2、控制器3以及电源4均位于车壳5内部，所述车壳5顶部贯穿开设有通孔，所述三自由度并联稳定平台2的顶部能够通过通孔伸出车壳5外部，所述三自由度并联稳定平台2的顶部垂直固定安装有支撑架6，所述支撑架6的顶部水平固定连接有支撑板7，所述支撑板7的顶部安装有全站仪8，所述车壳5的顶部两侧均安装有双目相机9，其中一个所述双目相机9的一侧设有信号接收器10，所述信号接收器10安装在外壳上；
所述三自由度并联稳定平台2包括下平台201，所述下平台201转动安装在测量小车1的顶部，且下平台201的底部安装有电机202，所述下平台201的顶部中心处垂直固定连接有升降电动推杆203，所述升降电动推杆203的顶部水平设置有上平台204，所述上平台204的底部中心处与升降电动推杆203的顶端之间连接有虎克铰205，且支撑架6的底端垂直固定安装在上平台204的顶部中心处，所述上平台204和下平台201之间连接有横摇电动推杆206和纵摇电动推杆207，且横摇电动推杆206和纵摇电动推杆207分别位于虎克铰205转动时的两个正交面上，所述横摇电动推杆206和纵摇电动推杆207的顶端均通过球铰与上平台204的底部连接在一起，横摇电动推杆206和纵摇电动推杆207其中一个的底端通过球铰与下平台201顶部连接在一起，另一个的底端则通过铰链与下平台201的顶部连接在一起，所述升降电动推杆203的长度为360mm，且升降电动推杆203的伸长量为0-160mm；
1水平稳定平台结构设计
在针对国内外稳定平台和并联平台结构分析的基础上，借鉴现有的稳定平台结构、驱动方式和控制方式等，结合稳定平台所要求的结构简单、成本低、承载能力大以及可移动性好等特点，设计出了三自由度并联稳定平台2，其等效示意图如图9所示；
由于横摇电动推杆206和纵摇电动推杆207处于虎克铰205偏转时的两个正交平面上，因此能够尽量减少两个自由度之间的耦合量，升降电动推杆203通过虎克铰205与上平台204连接，起到推动上平台204和约束动上平台204转动的作用，当升沉推杆固定时横摇电动推杆206和纵摇电动推杆207可以推动上平台204绕y轴、x轴进行空间旋转运动，当横摇电动推杆206、纵摇电动推杆207以及升降电动推杆203同时运转时，可以实现上平台204的升沉，并且三自由度并联稳定平台2系统使用电动推杆可对该系统引入一定的传动比，传动比能够减小系统的惯量折算，对提高系统的快速性和可控性有良好的作用。
2水平稳定平台控制算法研究
三自由度并联稳定平台2的运动学分为正运动学计算和逆运动学计算。通过正运动学可计算出当给定平台角度时，横摇电动推杆206和纵摇电动推杆207所需要的伸长量，用于控制算法的输入。通过逆运动学可计算己知横摇电动推杆206和纵摇电动推杆207的伸长量时，平台的角度和升沉距离。通过闭环矢量法分析出正运动学，通过Ｄ-Ｈ法计算出平台的逆运动学。通过对三自由度并联稳定平台2进行正逆运动学分析，建立运动学模型用于分析和计算。
正运动学分析。因为并联机构较为复杂，自由度较多，且三个自由度之间存在相互耦合的影响。上平台204升降需要三个电动推杆同时升降相同的位移。纵摇电动推杆207与升降电动推杆203控制纵摇旋转，横摇转角则会受到三个电动推杆相互作用的综合影响。因此首先对纵摇机构进行单独的分析，之后再综合分析横摇角度的耦合关系。三自由度并联稳定平台2的机构简图10和图11所示。
① 双自由度正运动学计算
如图12所示，其中坐标系为基准坐标系。在机构中，为上平台204中心到升降电动推杆203的距离，同时等于O1P1、O1P2、O2Q1、O2Q2的距离，l0、l1、l2分别为升降电动推杆203、纵摇电动推杆207和横摇电动推杆206的长度。
图中α为平台转动的角度，根据闭环矢量法建立方程为：
（6-1），
根据公式6-1可得到：
（6-2），
根据上式和系统条件可知l0和r。求解正运动学，即为以l2为变量，求解α的值。根据上面公式，消解α2可得：
（6-3）,
构造θ角，令
（6-4）,
将公式4带入到公式3，利用正余弦公式可计算出：
（6-5）,
机构设计中：r为纵摇电动推杆207到上平台204中点的距离为100mm；l0和l2为升降电动推杆203和横摇电动推杆206的长度，其取值范围为360mm至520mm，角θ为∠P2O2Q2，其值随升降电动推杆203的伸长量而改变，其值的运动范围为1.30rad至1.38rad。将值带入公式（6-5）
（6-6）,
当横摇电动推杆206和纵摇电动推杆207的精度为0.002mm时，角度调平精度为：
arctan0.002/100=2×10-5rad=4.125″（6-7）,
满足调平精度≯10″的设计要求。
② 三自由度正运动学计算
当横摇电动推杆206、纵摇电动推杆207以及升降电动推杆203联动时，l0、l1、l2分别有伸长量时，上平台在三个自由度上都有运动。
双轴进行转动时，α角只受到横摇电动推杆206、纵摇电动推杆207的长度影响，角度值己由公式6-6得到。角β即受纵摇电动推杆207的影响，又因为横摇电动推杆206l2会导致面转动。受到l0、l1、l2综合影响。根据闭环矢量法列出公式：
（6-8），
因为在此转动方向上O2Q1P1和O2Q2P1不在同一平面，适用y轴上的方程需要根据两个平面的分割线分O2P1为两个方向。新列出闭环矢量方程：
（6-9）
根据结构模型，己知点O2处为虎克铰205，虎克铰205的两个转动副相互垂直。当横摇电动推杆206l2推动角α在某一定值时，O2Q1始终在垂直于方向进行旋转，同时面O2Q1P1垂直于向量O2Q2，/>为在面O2Q1P1中平台转动的角度，根据余弦定理可得：
（6-10），
因为面O2Q1P1垂直于向量O2Q2，而升降电动推杆203下方为固定连接，点P1处为单自由度绕x轴铰链，因此角α位于面yO1z时绕x轴转动。面O2Q1P1与面xO1z的夹角于两个面的法向量和向量/>的夹角相同。则角/>在垂直反向上的分量β为：
（6-11），
通过闭环矢量法分析出正运动学，通过Ｄ-Ｈ法计算出平台的逆运动学。通过逆运动学可计算己知横摇电动推杆206和纵摇电动推杆207的伸长量时，上平台204的角度和升降距离。通过式6-11分析可得，调平精度可满足调平精度≯10″的设计要求。
实施例2
如图2至图6所示，所述横摇电动推杆206和纵摇电动推杆207等间距的分布在升降电动推杆203的侧面，且二者距离升降电动推杆203的距离为100mm，所述升降电动推杆203靠近顶端的位置固定套接有托板11，所述托板11的顶部垂直固定连接有两个插管12，两个所述插管12分别位于横摇电动推杆206和纵摇电动推杆207的正对面，且两个插管12到升降电动推杆203之间的距离等于横摇电动推杆206和纵摇电动推杆207到升降电动推杆203之间的距离，所述插管12的顶部滑动插接有活动杆13，所述活动杆13底部与插管12底部内壁之间固定连接有拉紧弹簧14，所述拉紧弹簧14的最大伸缩量，小于活动杆13位于插管12内的长度，所述活动杆13的顶端固定连接有连接球15，所述连接球15的顶部转动连接接有滑块16，所述上平台204的底部与两个滑块16相对的位置均开设有滑槽，两个所述滑槽分别位于虎克铰205，转动时的两个正交面上，且两个滑块16分别滑动安装在对应的滑槽中，所述托板11顶部倾斜固定连接有拉杆21，所述拉杆21的顶端固定连接有固定环22，且固定环22固定套接在升降电动推杆203靠近顶端的位置；
在使用的过程中，随着使用时间的增长，横摇电动推杆206、纵摇电动推杆207以及升降电动推杆203与上平台204的铰接点处会因为磨损而产生矿量，从而影响上平台204的调节精度，此时通过设有拉紧弹簧14，在横摇电动推杆206或纵摇电动推杆207伸长的过程中，位于横摇电动推杆206或纵摇电动推杆207对面的活动杆13会因为上平台204的向下挤压开始压缩对应的拉紧弹簧14，与此同时，滑块16能够沿着滑槽自适应的进行滑动，而随着拉紧弹簧14的被压缩，拉紧弹簧14对上平台204的反作用力则能够使其与横摇电动推杆206、纵摇电动推杆207以及升降电动推杆203的铰接点被拉紧，从而避免了上平台204在调节过程中发生晃动，保证上平台204的调节精度。
如图4至图7所示，所述活动杆13、横摇电动推杆206、纵摇电动推杆207以及升降电动推杆203的顶端铰接点均位于同一高度，且插管12、横摇电动推杆206和纵摇电动推杆207靠近升降电动推杆203的一侧均固定连接有卡块17，所述卡块17靠近升降电动推杆203的一侧开设有弧形的插槽，所述插槽的两侧与卡块17的两侧连通，且每个卡块17插槽的圆心与对应的活动杆13、横摇电动推杆206、纵摇电动推杆207或者升降电动推杆203的顶端铰接点重合，所述横摇电动推杆206及其相对位置的活动杆13远离纵摇电动推杆207的一侧均设有第一弧形杆18，所述第一弧形杆18的顶端与上平台204的底部固定连接，两个所述第一弧形杆18的底端分别与上述横摇电动推杆206以及活动杆13上的卡块17的插槽相对，且第一弧形杆18的圆心与对应位置卡块17的圆心重合，所述纵摇电动推杆207及其相对位置的活动杆13远离横摇电动推杆206的一侧均设有第二弧形杆19，所述第二弧形杆19的顶端与上平台204的底部固定连接，两个所述第二弧形杆19的底端分别与上述纵摇电动推杆207以及活动杆13上的卡块17的插槽相对，且第二弧形杆19的圆心与对应位置卡块17的圆心重合；
所述第一弧形杆18和第二弧形杆19的内侧面上均开设有凹槽，所述凹槽内固定连接有弓形弹片20，且初始状态下，所述弓形弹片20的中部位于凹槽外，且弓形弹片20的厚度小于凹槽的深度；
通过设置有第一弧形杆18和第二弧形杆19，当纵摇电动推杆207伸长时，纵摇电动推杆207能够推动上平台204向靠近横摇电动推杆206的方向偏转，在此过程中，而上平台204也能够带动两个第一弧形杆18向靠近横摇电动推杆206的方向偏转，此时两个第一弧形杆18的底端能够分别插入到对应卡块17上的插槽内，在此过程中，随着第一弧形杆18的逐渐插入，弓形弹片20由于受到插槽上内壁的挤压开始向凹槽内偏转，而弓形弹片20的反作用力则能够使其与卡块17紧紧贴合在一起，避免二者发生晃动，从而使横摇电动推杆206以及与横摇电动推杆206相对的插管12通过两个第一弧形杆18与上平台204连接成一个整体，此时与横摇电动推杆206相对的活动杆13也能够被对应的第一弧形杆18锁定，从而能够避免在上平台204偏转的过程中，与横摇电动推杆206相对的活动杆13发生收缩，进而提高上平台204偏转时的稳定性，同理，当横摇电动推杆206伸长时，随着上平台204的偏转，此时两个第二弧形杆19能够插入到对应卡块17上的插槽内，从而使纵摇电动推杆207以及与纵摇电动推杆207相对的插管12通过两个第二弧形杆19与上平台204连接成一个整体，进而提高上平台204偏转时的稳定性。
本发明还提供了一种测量三维扫描坐标装置的测量方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：启动全站仪8和测量小车1，使测量小车1带着全站仪8沿着既定路线进行动态三维测量；
步骤二：测量过程中，双目相机9能够对周围环境进行识别以及障碍物探测，从而为后续的路径规划提供决策依据；
步骤三：另外，在测量过程中，还能够通过控制横摇电动推杆206和纵摇电动推杆207实现对全站仪8测量角度的调整，从而满足多角度测量需求；
步骤四：测量得到的数据能够通过信号接收器10与后端平台进行交互。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。
Claims (9)
1.一种测量三维扫描坐标装置，包括测量小车（1），其特征在于：所述测量小车（1）的顶部安装有三自由度并联稳定平台（2），所述三自由度并联稳定平台（2）的两侧分别安装有控制器（3）和电源（4），所述测量小车（1）的顶部安装有车壳（5），且三自由度并联稳定平台（2）、控制器（3）以及电源（4）均位于车壳（5）内部，所述车壳（5）顶部贯穿开设有通孔，所述三自由度并联稳定平台（2）的顶部能够通过通孔伸出车壳（5）外部，所述三自由度并联稳定平台（2）的顶部垂直固定安装有支撑架（6），所述支撑架（6）的顶部水平固定连接有支撑板（7），所述支撑板（7）的顶部安装有全站仪（8），所述车壳（5）的顶部两侧均安装有双目相机（9），其中一个所述双目相机（9）的一侧设有信号接收器（10），所述信号接收器（10）安装在外壳上。
2.根据权利要求1所述的一种测量三维扫描坐标装置，其特征在于：所述三自由度并联稳定平台（2）包括下平台（201），所述下平台（201）转动安装在测量小车（1）的顶部，且下平台（201）的底部安装有电机（202），所述下平台（201）的顶部中心处垂直固定连接有升降电动推杆（203），所述升降电动推杆（203）的顶部水平设置有上平台（204），所述上平台（204）的底部中心处与升降电动推杆（203）的顶端之间连接有虎克铰（205），且支撑架（6）的底端垂直固定安装在上平台（204）的顶部中心处，所述上平台（204）和下平台（201）之间连接有横摇电动推杆（206）和纵摇电动推杆（207），且横摇电动推杆（206）和纵摇电动推杆（207）分别位于虎克铰（205）转动时的两个正交面上，所述横摇电动推杆（206）和纵摇电动推杆（207）的顶端均通过球铰与上平台（204）的底部连接在一起，横摇电动推杆（206）和纵摇电动推杆（207）其中一个的底端通过球铰与下平台（201）顶部连接在一起，另一个的底端则通过铰链与下平台（201）的顶部连接在一起。
3.根据权利要求2所述的一种测量三维扫描坐标装置，其特征在于：所述横摇电动推杆（206）和纵摇电动推杆（207）等间距的分布在升降电动推杆（203）的侧面，且二者距离升降电动推杆（203）的距离为100mm，所述升降电动推杆（203）靠近顶端的位置固定套接有托板（11），所述托板（11）的顶部垂直固定连接有两个插管（12），两个所述插管（12）分别位于横摇电动推杆（206）和纵摇电动推杆（207）的正对面，且两个插管（12）到升降电动推杆（203）之间的距离等于横摇电动推杆（206）和纵摇电动推杆（207）到升降电动推杆（203）之间的距离，所述插管（12）的顶部滑动插接有活动杆（13），所述活动杆（13）底部与插管（12）底部内壁之间固定连接有拉紧弹簧（14），所述活动杆（13）的顶端固定连接有连接球（15），所述连接球（15）的顶部转动连接接有滑块（16），所述上平台（204）的底部与两个滑块（16）相对的位置均开设有滑槽，两个所述滑槽分别位于虎克铰（205）转动时的两个正交面上，且两个滑块（16）分别滑动安装在对应的滑槽中。
4.根据权利要求3所述的一种测量三维扫描坐标装置，其特征在于：所述活动杆（13）、横摇电动推杆（206）、纵摇电动推杆（207）以及升降电动推杆（203）的顶端铰接点均位于同一高度，且插管（12）、横摇电动推杆（206）和纵摇电动推杆（207）靠近升降电动推杆（203）的一侧均固定连接有卡块（17），所述卡块（17）靠近升降电动推杆（203）的一侧开设有弧形的插槽，所述插槽的两侧与卡块（17）的两侧连通，且每个卡块（17）插槽的圆心与对应的活动杆（13）、横摇电动推杆（206）、纵摇电动推杆（207）或者升降电动推杆（203）的顶端铰接点重合，所述横摇电动推杆（206）及其相对位置的活动杆（13）远离纵摇电动推杆（207）的一侧均设有第一弧形杆（18），所述第一弧形杆（18）的顶端与上平台（204）的底部固定连接，两个所述第一弧形杆（18）的底端分别与上述横摇电动推杆（206）以及活动杆（13）上的卡块（17）的插槽相对，且第一弧形杆（18）的圆心与对应位置卡块（17）的圆心重合，所述纵摇电动推杆（207）及其相对位置的活动杆（13）远离横摇电动推杆（206）的一侧均设有第二弧形杆（19），所述第二弧形杆（19）的顶端与上平台（204）的底部固定连接，两个所述第二弧形杆（19）的底端分别与上述纵摇电动推杆（207）以及活动杆（13）上的卡块（17）的插槽相对，且第二弧形杆（19）的圆心与对应位置卡块（17）的圆心重合。
5.根据权利要求4所述的一种测量三维扫描坐标装置，其特征在于：所述第一弧形杆（18）和第二弧形杆（19）的内侧面上均开设有凹槽，所述凹槽内固定连接有弓形弹片（20），且初始状态下，所述弓形弹片（20）的中部位于凹槽外，且弓形弹片（20）的厚度小于凹槽的深度。
6.根据权利要求5所述的一种测量三维扫描坐标装置，其特征在于：所述托板（11）顶部倾斜固定连接有拉杆（21），所述拉杆（21）的顶端固定连接有固定环（22），且固定环（22）固定套接在升降电动推杆（203）靠近顶端的位置。
7.根据权利要求6所述的一种测量三维扫描坐标装置，其特征在于：所述升降电动推杆（203）的长度为360mm，且升降电动推杆（203）的伸长量为0-160mm。
8.根据权利要求7所述的一种测量三维扫描坐标装置，其特征在于：所述拉紧弹簧（14）的最大伸缩量，小于活动杆（13）位于插管（12）内的长度。
9.一种使用权利要求8所述的一种测量三维扫描坐标装置的测量方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一：启动全站仪（8）和测量小车（1），使测量小车（1）带着全站仪（8）沿着既定路线进行动态三维测量；
步骤二：测量过程中，双目相机（9）能够对周围环境进行识别以及障碍物探测，从而为后续的路径规划提供决策依据；
步骤三：另外，在测量过程中，还能够通过控制横摇电动推杆（206）和纵摇电动推杆（207）实现对全站仪（8）测量角度的调整，从而满足多角度测量需求；
步骤四：测量得到的数据能够通过信号接收器（10）与后端平台进行交互。
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| CN202311232064.XA CN116972808B (zh) | 2023-09-22 | 2023-09-22 | 一种测量三维扫描坐标装置及方法 |
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| CN109048808A (zh) * | 2018-08-29 | 2018-12-21 | 江苏大学 | 一种三自由度摇摆转台 |
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|---|
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