CN118129608A - 一种靶球旋转微调支架、靶球结构及微调测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及靶球旋转技术领域，公开了一种靶球旋转微调支架、靶球结构及微调测量方法，该微调支架包括由上至下依次设置的安装架、第一调节板以及第二调节板；所述安装架包括第一支撑板、第二支撑板以及连接板；所述第一支撑板以及所述第二支撑板的下端面向下延伸设有第一定位凸台，所述第一调节板上沿第一方向间隔设有和所述第一定位凸台对应的第一定位孔；所述第一调节板的下端面向下延伸设有第二定位凸台，所述第二调节板上沿所述第一方向间隔设有第二定位孔，所述第二定位凸台能在所述第二定位孔内沿所述第一方向滑动。本发明的有益效果：可将靶球的中心与水平旋转电机输出轴轴线的位置进行微调，降低靶球测量结果的偏差，提高靶球的测量精度。

Description

一种靶球旋转微调支架、靶球结构及微调测量方法

技术领域

本发明涉及靶球旋转技术领域，特别是涉及一种靶球旋转微调结构、靶球结构及微调测量方法。

背景技术

激光跟踪仪需要和靶球配合实现测量功能，靶球被安装在被测物体上，用于接收激光跟踪仪发出的激光，并将接收的激光返回给激光跟踪仪，然后激光跟踪仪就可以测得靶球的中心坐标，进而测得被测物体坐标。现有技术中普通靶球的接收激光的入射角有限，通常在±45度之间，视野狭窄，所以在很多测量场景需要旋转靶球以让靶球朝向激光跟踪仪。

现有技术中普通靶球只能通过手动旋转，但是手动旋转不仅效率低下，而且在实践中存在较多难以通过手动旋转的场景，比如靶球安装位置位于高处、水面、深井、腔体、运动部件、辐射区等，手动旋转靶球存在一定危险性或者难以实现。为解决该问题，需要研制自动旋转靶球，实现远程控制靶球在水平和俯仰两个方向旋转到指定的角度位置，以拓宽靶球的视野。这种装置需要一个双轴旋转机构，包括水平旋转电机和安装架，靶球和俯仰旋转机构位于旋转架上，靶球位于旋转架中心，水平旋转电机驱动旋转架和靶球同步转动，俯仰旋转机构带动靶球旋转，两者的输出轴轴线需要始终保持垂直相交，且靶球的中心和两输出轴轴线的交点重合，在实际制造过程中，由于制造和装配误差，靶球的中心容易和水平旋转电机的输出轴轴线位置发生偏移，造成靶球的测量结果发生偏差，测量精度较低。

发明内容

本发明的目的是：提供一种靶球旋转微调支架、靶球结构及微调测量方法，可将靶球的中心与水平旋转电机输出轴轴线的位置进行微调，降低靶球测量结果的偏差，提高靶球的测量精度。

为了实现上述目的，本发明提供了一种靶球旋转微调支架，安装在水平旋转电机的输出端，用于安装靶球以及驱动所述靶球旋转的俯仰旋转机构，包括由上至下依次设置的安装架、第一调节板以及第二调节板，所述安装架和所述第一调节板之间形成用于安装所述靶球的空腔；

所述安装架包括第一支撑板、第二支撑板以及连接板，所述第一支撑板和所述第二支撑板沿第一方向相对设置，所述连接板用于固定连接所述第一支撑板以及所述第二支撑板的上端部，所述第一调节板用于连接所述第一支撑板以及所述第二支撑板的下端部；

所述第一支撑板以及所述第二支撑板的下端面向下延伸设有第一定位凸台，所述第一调节板上沿第一方向间隔设有和所述第一定位凸台对应的第一定位孔，所述第一定位凸台能在所述第一定位孔内沿第二方向滑动，所述第一定位凸台上沿所述第一方向开设有第一螺纹孔，所述第一螺纹孔内设有用于固定所述安装架和所述第一调节板的第一紧固螺钉；

所述第一调节板的下端面向下延伸设有第二定位凸台，所述第二调节板上沿所述第一方向间隔设有第二定位孔，所述第二定位凸台能在所述第二定位孔内沿所述第一方向滑动，所述第二定位凸台上沿所述第二方向开设有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔内设有用于固定所述第一调节板以及所述第二调节板的第二紧固螺钉。

更进一步地，所述第一调节板沿所述第二方向相对的两侧壁上设有第一定位螺孔，所述第一定位螺孔内设有用于调节所述第一定位凸台在所述第一定位孔内位置的第一定位螺钉；所述第二调节板沿所述第一方向相对的两侧上设有第二定位螺孔，所述第二定位螺孔内设有用于调节所述第二定位凸台在所述第二定位孔内位置的第二定位螺钉。

更进一步地，所述第一定位凸台、所述第二定位凸台以及所述第一定位孔、所述第二定位孔的形状均为矩形。

更进一步地，所述第一定位孔和所述第一定位凸台在所述第一方向上的长度相等，所述第一定位孔在所述第二方向上的长度大于所述第二定位凸台在所述第二方向上的长度。

更进一步地，所述第二定位孔和所述第二定位凸台在所述第二方向上的长度相等，所述第二定位孔在所述第一方向上的长度大于所述第二定位凸台在所述第一方向上的长度。

更进一步地，所述第二调节板底面中心位置向下延伸形成有连接法兰以及定位柱，用于和所述水平旋转电机的输出端固定。

更进一步地，所述第一支撑板和所述第二支撑板上开设有用于所述连接板安装限位的卡槽。

本发明还提供一种靶球结构，应用于上述任一项所述的靶球旋转微调支架，包括靶球主体以及同轴设置的第一转轴和第二转轴，所述第一转轴和所述第二转轴的轴线和所述靶球主体的轴线垂直相交，所述第一转轴和所述第一支撑板转动连接，所述第二转轴端部设有轴扁位，所述轴扁位上套设有连接块，所述连接块用于和所述俯仰旋转机构的输出轴连接。

更进一步地，所述轴扁位的端面上开设有销孔，所述连接块和所述轴扁位之间通过定位销固定连接。

本发明还提供一种基于上述任一项所述的靶球旋转微调支架的微调测量方法，包括以下步骤：

S1、将靶球旋转微调支架和所述水平旋转电机的输出端固定，并将待测靶球安装在所述俯仰旋转机构的输出端，所述俯仰旋转机构和所述靶球旋转微调支架固定形成一个整体，放置在待测工作台上；

S2、在所述待测工作台的周向布置多台激光跟踪仪，并将多台所述激光跟踪仪的坐标系进行统一形成标准坐标系；

S3、通过手持普通靶球接收所述激光跟踪仪的激光，并引导所述激光射向待测靶球；

S4、所述俯仰旋转机构的俯仰轴固定，所述水平旋转电机工作，使所述水平旋转电机的输出轴转动至0度位置，所述水平旋转电机的输出轴从0度位置间隔45度转动一次，共转动7次后，回到0度位置，记录8次待测靶球在所述标准坐标系内的三维坐标P(a，b，c)；

S5、将上述步骤S4中测得的8个坐标点采用SA测量软件进行可视化的偏差圆拟合，计算出所述偏差圆在所述标准坐标系内的圆心坐标Q（d，e，f）；

S6、利用空间坐标系内两坐标点的距离计算公式，计算PQ之间的距离，并计算出两坐标点在X、Y坐标轴方向坐标差的绝对值A、B；

S7、调节所述第一定位凸台在所述第一定位孔内位置，调节所述第二定位凸台能在所述第二定位孔内位置，重复步骤S4-S6，使所述PQ之间的距离，以及所述绝对值A、B的值不断减小并趋近于0完成微调。

本发明实施例一种靶球旋转微调结构与现有技术相比，其有益效果在于：第一定位凸台能在第一定位孔内沿第二方向滑动，第二定位凸台能在第二定位孔内沿第一方向滑动，并可通过第一紧固螺钉固定，第二定位凸台能在第二定位孔内沿第一方向滑动，第二定位凸台能在第二定位孔内沿第一方向滑动，并可通过第二紧固螺钉固定，可实现安装架与水平旋转电机的输出轴轴线在水平面上的偏移进行微调，降低靶球的中心与水平旋转电机输出轴轴线的位置偏差，提高靶球的测量精度。本发明实施例一种靶球结构，与现有技术相比，其有益效果在于：在靶球主体上设有同轴的第一转轴和第二转轴，便于靶球主体和安装架以及俯仰旋转机构连接并保证连接精度，降低装配误差。本发明实施例一种靶球旋转微调结构的微调测量方法与现有技术相比，其有益效果在于：通过SA测量软件进行可视化的偏差圆拟合，缩小待测靶球中心与水平旋转电机输出轴轴线之间的偏差，完成微调，提高靶球的测量精度。

附图说明

图1是本发明实施例靶球旋转微调支架的装配示意图；

图2是本发明实施例靶球旋转微调支架的零件爆炸图；

图3是本发明实施例靶球旋转微调支架的第二调节板的结构示意图；

图4是本发明实施例靶球结构的结构示意图；

图5是本发明实施例靶球偏差圆拟合的示意图。

图中，1、水平旋转电机，2、俯仰旋转机构，3、安装架；31、第一支撑板；32、第二支撑板；33、连接板；300、第一定位凸台；4、第一调节板；41、第一定位孔；42、第二定位凸台；5、第二调节板；51、第二定位孔；52、连接法兰；53、定位柱；6、第一紧固螺钉；7、第二紧固螺钉；8、第一定位螺钉；9、第二定位螺钉；10、连接块；a1、靶球主体；a2、第一转轴；a3、第二转轴；a31、轴扁位。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置和元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

如图1所示，本发明优选实施例的一种靶球旋转微调支架，其安装于水平旋转电机1的输出端，能在水平旋转电机1的带动下转动，并可用于安装靶球以及驱动靶球旋转的俯仰旋转机构2，靶球中心位于俯仰旋转机构2的输出轴轴线上，本发明为了缩减靶球中心与水平旋转电机1输出轴轴线之间的偏差，参阅图1、图2，其包括由上至下依次设置的安装架3、第一调节板4以及第二调节板5，安装架3和第一调节板4之间形成用于安装靶球的空腔；为便于进行说明，参阅图2，定义第一调节板4长度方向为第一方向，第一调节板4宽度方向为第二方向。

具体地，安装架3包括第一支撑板31、第二支撑板32以及连接板33，第一支撑板31和第二支撑板32沿第一方向相对设置，连接板33用于固定连接第一支撑板31以及第二支撑板32的上端部，第一调节板4用于连接第一支撑板31以及第二支撑板32的下端部；其中，俯仰旋转机构2设置在安装架3上，俯仰旋转机构2包括俯仰电机以及俯仰电机电池座，参阅图1，俯仰电机与俯仰电机电池座相对设置，俯仰电机固定在第二支撑板32上，俯仰电机电池座固定在第一支撑板31上。

由于水平旋转电机1的输出轴轴线沿竖直方向设置，为了调节靶球中心和水平旋转电机1的输出轴轴线在第二方向上的偏移量，第一支撑板31以及第二支撑板32的下端面向下延伸设有第一定位凸台300，第一调节板4上沿第一方向间隔设有和第一定位凸台300对应的第一定位孔41，第一定位凸台300能在第一定位孔41内沿第二方向滑动，为了便于调节后将安装架3和第一调节板4进行固定，在第一定位凸台300上沿第一方向开设有第一螺纹孔，第一螺纹孔内设有第一紧固螺钉6。

同理，为了调节靶球中心和水平旋转电机1的输出轴轴线在第一方向上的偏移量，第一调节板4的下端面向下延伸设有第二定位凸台42，第二调节板5上沿第一方向间隔设有第二定位孔51，第二定位凸台42能在第二定位孔51内沿第一方向滑动，为了便于调节后将第一调节板4以及第二调节板5进行固定，在第二定位凸台42上沿第二方向开设有第二螺纹孔，第二螺纹孔内设有第二紧固螺钉7。通过在第一方向以及第二方向上对靶球中心的位置调节，可实现安装架3与水平旋转电机1的输出轴轴线在水平面上的偏移进行微调。

进一步地，为了便于调节第一定位凸台300在第一定位孔41内滑动后定位，第二定位凸台42在第二定位孔51内滑动后定位，因此，在第一调节板4沿第二方向相对的两侧壁上设有第一定位螺孔，第一定位螺孔内设有用于调节第一定位凸台300在第一定位孔41内位置的第一定位螺钉8。同理，在第二调节板5沿第一方向相对的两侧上设有第二定位螺孔，第二定位螺孔内设有用于调节第二定位凸台42在第二定位孔51内位置的第二定位螺钉9。当需要调节靶球中心和水平旋转电机1的输出轴轴线在第二方向上的偏移量时，拧松第一紧固螺钉6，通过调节第一定位螺钉8在第一定位螺孔内的长度，使第一定位螺钉8的端面抵设在第一定位凸台300的侧壁，以此来保证第一定位凸台300调整到位，随后固定第二紧固螺钉7即可，同理，当需要调节靶球中心和水平旋转电机1的输出轴轴线在第二方向上的偏移量时采用同样调节方式，在此不作赘述。

进一步地，为了提高调节精度，在本实施例中，第一定位凸台300、第二定位凸台42以及第一定位孔41、第二定位孔51的形状均为矩形，矩形四个面均为平面，便于调整时采用面面定位。为了进一步提高定位精度，第一定位孔41和第一定位凸台300在第一方向上的长度相等，第一定位孔41在第二方向上的长度大于第二定位凸台42在第二方向上的长度。同理，第二定位孔51和第二定位凸台42在第二方向上的长度相等，第二定位孔51在第一方向上的长度大于第二定位凸台42在第一方向上的长度。

在一些实施例中，参阅图2、图3，为了便于第二调节板5和水平旋转电机1安装定位，在第二调节板5底面中心位置向下延伸形成有连接法兰52以及定位柱53，其中定位柱53用于安装时定位，连接法兰52用于和水平旋转电机1的输出端固定。在一些实施例中，为了便于第一支撑板31、第二支撑板32与连接板33之间安装限位，参阅图1、图2，在第一支撑板31和第二支撑板32上开设有用卡槽。

现有技术中，标准靶球一般为球形，其和驱动电机连接比较困难，一般有两种设计，一种设计是直接在标准靶球上加工连接结构，对其进行再加工，容易破坏标准靶球内部的精密光学结构。另一种设计是设计夹块将靶球进行夹紧，随后将夹块和驱动电机连接，夹紧球形的标准靶球较为困难，标准靶球的球心不易与驱动电机的输出轴轴线重合，因此，本发明还提供一种靶球结构，可应用于上述的靶球旋转微调支架，本发明中的靶球结构，靶球和连接结构进行一体化设计，具体地，参阅图1、图4，靶球结构包括靶球主体a1以及同轴设置的第一转轴a2和第二转轴a3，第一转轴a2和第二转轴a3的轴线和靶球主体a1的轴线垂直相交，参阅图1，第一转轴a2和第一支撑板31转动连接，可在第一支撑板31上安装轴承，第二转轴a3端部设有轴扁位a31，轴扁位a31上套设有连接块10，连接块10用于和俯仰旋转机构2的输出轴连接，在本实施例中，为了提高轴扁位a31和连接块10的连接精度，在轴扁位a31的端面上开设有销孔，连接块10和轴扁位a31之间通过定位销固定连接。

本发明还提供一种基于上述靶球旋转微调支架的微调测量方法，包括以下步骤：

S1、将靶球旋转微调支架和所述水平旋转电机1的输出端固定，并将待测靶球安装在所述俯仰旋转机构2的输出端，所述俯仰旋转机构2和所述靶球旋转微调支架固定形成一个整体，放置在待测工作台上；

S2、在所述待测工作台的周向布置多台激光跟踪仪，并将多台所述激光跟踪仪的坐标系进行统一形成标准坐标系；

S3、通过手持普通靶球接收所述激光跟踪仪的激光，并引导所述激光射向待测靶球；

S4、所述俯仰旋转机构的俯仰轴固定，所述水平旋转电机1工作，使所述水平旋转电机1的输出轴转动至0度位置，所述水平旋转电机1的输出轴从0度位置间隔45度转动一次，共转动7次后，回到0度位置，记录8次待测靶球在所述标准坐标系内的三维坐标P(a，b，c)；如图5所示，其中虚线为水平旋转电机的输出轴轴线，若靶球中心与轴线之间无偏移，轴线经过拟合圆的圆心；

S5、将上述步骤S4中测得的8个坐标点采用SA测量软件进行可视化的偏差圆拟合，计算出所述偏差圆在所述标准坐标系内的圆心坐标Q（d，e，f）；

S6、利用空间坐标系内两坐标点的距离计算公式，计算PQ之间的距离，并计算出两坐标点在X、Y坐标轴方向坐标差的绝对值A、B；其中，上述第一方向对应X轴，第二方向对应Y轴；

S7、调节所述第一定位凸台300在所述第一定位孔41内位置，调节所述第二定位凸台42能在所述第二定位孔51内位置，重复步骤S4-S6，使所述PQ之间的距离，以及所述绝对值A、B的值不断减小并趋近于0完成微调。

综上，本发明实施例提供一种靶球旋转微调结构，第一定位凸台300能在第一定位孔41内沿第二方向滑动，第二定位凸台42能在第二定位孔51内沿第一方向滑动，并可通过第一紧固螺钉6固定，第二定位凸台42能在第二定位孔51内沿第一方向滑动，第二定位凸台42能在第二定位孔51内沿第一方向滑动，并可通过第二紧固螺钉7固定，可实现安装架3与水平旋转电机1的输出轴轴线在水平面上的偏移进行微调，降低靶球的中心与水平旋转电机1输出轴轴线的位置偏差，提高靶球的测量精度。本发明实施例提供一种靶球结构，在靶球主体上设有同轴的第一转轴和第二转轴，便于靶球主体和安装架3以及俯仰旋转机构2连接并保证连接精度，降低装配误差。本发明实施例提供一种靶球旋转微调结构的微调测量方法，通过SA测量软件进行可视化的偏差圆拟合，缩小待测靶球中心与水平旋转电机1输出轴轴线之间的偏差，完成微调，提高靶球的测量精度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种靶球旋转微调支架，安装在水平旋转电机的输出端，用于安装靶球以及驱动所述靶球旋转的俯仰旋转机构，其特征在于：包括由上至下依次设置的安装架、第一调节板以及第二调节板，所述安装架和所述第一调节板之间形成用于安装所述靶球的空腔；

所述安装架包括第一支撑板、第二支撑板以及连接板，所述第一支撑板和所述第二支撑板沿第一方向相对设置，所述连接板用于固定连接所述第一支撑板以及所述第二支撑板的上端部，所述第一调节板用于连接所述第一支撑板以及所述第二支撑板的下端部；

所述第一支撑板以及所述第二支撑板的下端面向下延伸设有第一定位凸台，所述第一调节板上沿第一方向间隔设有和所述第一定位凸台对应的第一定位孔，所述第一定位凸台能在所述第一定位孔内沿第二方向滑动，所述第一定位凸台上沿所述第一方向开设有第一螺纹孔，所述第一螺纹孔内设有用于固定所述安装架和所述第一调节板的第一紧固螺钉；

所述第一调节板的下端面向下延伸设有第二定位凸台，所述第二调节板上沿所述第一方向间隔设有第二定位孔，所述第二定位凸台能在所述第二定位孔内沿所述第一方向滑动，所述第二定位凸台上沿所述第二方向开设有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔内设有用于固定所述第一调节板以及所述第二调节板的第二紧固螺钉。

2.如权利要求1所述的靶球旋转微调支架，其特征在于：所述第一调节板沿所述第二方向相对的两侧壁上设有第一定位螺孔，所述第一定位螺孔内设有用于调节所述第一定位凸台在所述第一定位孔内位置的第一定位螺钉；所述第二调节板沿所述第一方向相对的两侧上设有第二定位螺孔，所述第二定位螺孔内设有用于调节所述第二定位凸台在所述第二定位孔内位置的第二定位螺钉。

3.如权利要求1所述的靶球旋转微调支架，其特征在于：所述第一定位凸台、所述第二定位凸台以及所述第一定位孔、所述第二定位孔的形状均为矩形。

4.如权利要求1所述的靶球旋转微调支架，其特征在于：所述第一定位孔和所述第一定位凸台在所述第一方向上的长度相等，所述第一定位孔在所述第二方向上的长度大于所述第二定位凸台在所述第二方向上的长度。

5.如权利要求1所述的靶球旋转微调支架，其特征在于：所述第二定位孔和所述第二定位凸台在所述第二方向上的长度相等，所述第二定位孔在所述第一方向上的长度大于所述第二定位凸台在所述第一方向上的长度。

6.如权利要求1所述的靶球旋转微调支架，其特征在于：所述第二调节板底面中心位置向下延伸形成有连接法兰以及定位柱，用于和所述水平旋转电机的输出端固定。

7.如权利要求1所述的靶球旋转微调支架，其特征在于：所述第一支撑板和所述第二支撑板上开设有用于所述连接板安装限位的卡槽。

8.一种靶球结构，应用于权利要求1-7任一项所述的靶球旋转微调支架，其特征在于：包括靶球主体以及同轴设置的第一转轴和第二转轴，所述第一转轴和所述第二转轴的轴线和所述靶球主体的轴线垂直相交，所述第一转轴和所述第一支撑板转动连接，所述第二转轴端部设有轴扁位，所述轴扁位上套设有连接块，所述连接块用于和所述俯仰旋转机构的输出轴连接。

9.如权利要求8所述的靶球结构，其特征在于：所述轴扁位的端面上开设有销孔，所述连接块和所述轴扁位之间通过定位销固定连接。

10.一种基于权利要求1-7任一项所述的靶球旋转微调支架的微调测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将靶球旋转微调支架和所述水平旋转电机的输出端固定，并将待测靶球安装在所述俯仰旋转机构的输出端，所述俯仰旋转机构和所述靶球旋转微调支架固定形成一个整体，放置在待测工作台上；

S2、在所述待测工作台的周向布置多台激光跟踪仪，并将多台所述激光跟踪仪的坐标系进行统一形成标准坐标系；

S3、通过手持普通靶球接收所述激光跟踪仪的激光，并引导所述激光射向待测靶球；

S4、所述俯仰旋转机构的俯仰轴固定，所述水平旋转电机工作，使所述水平旋转电机的输出轴转动至0度位置，所述水平旋转电机的输出轴从0度位置间隔45度转动一次，共转动7次后，回到0度位置，记录8次待测靶球在所述标准坐标系内的三维坐标P(a，b，c)；

S5、将上述步骤S4中测得的8个坐标点采用SA测量软件进行可视化的偏差圆拟合，计算出所述偏差圆在所述标准坐标系内的圆心坐标Q（d，e，f）；

S6、利用空间坐标系内两坐标点的距离计算公式，计算PQ之间的距离，并计算出两坐标点在X、Y坐标轴方向坐标差的绝对值A、B；

S7、调节所述第一定位凸台在所述第一定位孔内位置，调节所述第二定位凸台能在所述第二定位孔内位置，重复步骤S4-S6，使所述PQ之间的距离，以及所述绝对值A、B的值不断减小并趋近于0完成微调。