CN203375930U - 一种桌面型手动三维影像测量仪 - Google Patents

一种桌面型手动三维影像测量仪 Download PDF

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卢荣胜
陈新宏
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Abstract

本实用新型公开了一种桌面型手动三维影像测量仪,包括底座,位于底座后部直立的悬臂支架,设置于底座上面的X、Y向二维移动工作台、X向粗微调机构、Y向粗微调机构,以及安装于悬臂支架前部的Z轴支撑座组合、Z轴粗微调机构、Z轴上下移动滑台、成像系统和相关外部调节机构等。本实用新型能够实现影像仪自动对焦测量、影像定位等功能,使得相关调焦操作简单方便、实时适用,具有较高的传动精度和适用方便性等。

Description

一种桌面型手动三维影像测量仪
技术领域
本实用新型涉及三维坐标影像测量仪器领域,具体为一种桌面型手动三维影像测量仪。 
背景技术
随着工业化进程的不断深化细分,新工艺的不断运用,多个行业对精密测量设备的要求越来越高,不仅在精度、外形体积、使用安全性等方面提出更高要求,还特别对测量设备功能的多样性和功能调节的便利性、设备小型化、便携性等方面提出更多更高的要求。目前,公知技术中现有类似桌面型手动三维影像测量仪,如专利(申请号:200920133080.2)便携式光学影像仪、专利(申请号:ZL200620104002.6)所述的一种工作台应用了无牙光杆传动的影像测量机、专利(专利号:200920050123)所述的一种三维影像坐标测量仪等,也基本具备三维测量以及相关调测功能模块,但是仍然普遍存在一些制造和使用上的缺陷,或多或少都存在难以满足上述相关要求的情况,从而导致相关配套使用的诸多不便和受限制等。具体的缺陷表现如下: 
(1)、影像仪的X、Y、Z各向运动机构设计、加工、装配复杂,生产成本高等; 
(2)、在相关附属的影像仪光学镜头调焦操作的简易与方便性方面明显不足; 
(3)、各运动轴的锁紧、对中和预紧力可调等方面也是设计不足,影响设备使用的稳定性要求; 
(4)、小型化的、真正适应桌面型测量需求等方面也基本无法满足等。 
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种桌面型手动三维影像测量仪,以解决现有技术桌面型手动三维影像仪在实际应用中存在的诸多缺陷和不足。 
为了达到上述目的,本实用新型所采用的技术方案为: 
一种桌面型手动三维影像测量仪,其特征在于:包括底座部分(9),底座部分(9)上设置有相互垂直的X向粗微调机构(7)、Y向粗微调机构(8),底座部分 (9)上还在X向、Y向滑动安装有由X向粗微调机构(7)、Y向粗微调机构(8)带动的X、Y向的二维移动工作台(6)组合,底座部分(9)后部固定连接有竖向设置的悬臂支架(4),悬臂支架(4)朝向X、Y向的二维移动工作台(6)正面设置有Z轴支撑座组合(1),Z轴支撑座组合(1)正面通过伸缩式的交叉滚子导轨(1-2)组合安装有Z轴上下移动滑台(3),Z轴支撑座组合(1)上还安装有带动Z轴上下移动滑台(3)滑动的Z轴粗微调机构(2),所述Z轴上下移动滑台(3)正面安装有悬于X、Y向的二维移动工作台(6)上方的成像系统(5)。 
所述的一种桌面型手动三维影像测量仪,其特征在于:所述的Z轴支撑座组合(1)包括Z轴支撑座(1-1)和两副伸缩式的交叉滚子导轨(1-2),Z轴支撑座(1-1)后部与悬臂支架(4)螺接,Z轴支撑座(1-1)中部侧壁设有供Z轴粗微调机构(2)安装的孔位。 
所述的一种桌面型手动三维影像测量仪,其特征在于:所述两副伸缩式的交叉滚子导轨(1-2)的非伸缩端通过螺钉固定连接在Z轴支撑座(1-1)的正面并按竖向设置,与Z轴支撑座(1-1)形成一体;所述两副交叉滚子导轨(1-2)的伸缩端通过螺钉固定连接在Z轴上下移动滑台(3)中的垂直支架(3-4)上,与Z轴上下移动滑台(3)组成可以上下滑动的滑台组合体;上述两副伸缩式的交叉滚子导轨(1-2)与Z轴支撑座(1-1)、Z轴上下移动滑台(3)组合成的结构体,能够形成一定行程的、可供成像系统(5)聚焦和成像用的上下滑动的滑台组合。 
所述Z轴上下移动滑台(3)包括镜头夹具组合(3-1)、Z向大范围光栅尺动栅(3-2)和定栅(3-3)组合、垂直支架(3-4)、外罩固定板(3-5),所述垂直支架(3-4)安装在外罩固定板(3-5)上,且外罩固定板(3-5)上设有露出垂直支架(3-4)的窗口,所述镜头夹具组合(3-1)固定于垂直支架(3-4)上,成像系统(5)安装于所述镜头夹具组合(3-1)上;所述Z向大范围光栅尺动栅(3-2)和定栅(3-3)组合是由光栅尺动栅(3-2)和定栅(3-3)组成,其中光栅尺动栅(3-2)固定于Z轴上下移动滑台(3)中的垂直支架(3-4)上,将随着Z轴上下移动滑台(3)一起上下移动;光栅尺定栅(3-3)固定于Z轴支撑座(1-1)上组成一体保持固定不动。 
所述的一种桌面型手动三维影像测量仪,其特征在于:所述Z轴粗微调机构(2)包括微调手轮(2-1)、粗调手轮(2-2)、预紧锁止轮(2-3)、齿轮(2-4)、齿条(2-5),所述Z轴粗微调机构(2)固定于Z轴支撑座(1-1)中部侧壁孔位中,并以螺钉锁紧;所述Z轴粗微调机构(2)中,微调手轮(2-1)、粗调手轮(2-2)、 预紧锁止轮(2-3)、齿轮(2-4)同轴装配为一体,齿条(2-5)装配在Z轴上下移动滑台(3)中的垂直支架(3-4)上,所述齿轮(2-4)与垂直支架(3-4)上的齿条(2-5)啮合配对成一组齿轮副,分别旋转微调手轮(2-1)和粗调手轮(2-2)实现Z轴上下移动滑台(3)的上下粗、微移动,满足成像系统(5)相关功能上的需求,旋转预紧锁止轮(2-3)实现对Z轴上下移动滑台(3)预紧和紧固,以便稳固调整后的成像系统(5)并得到稳定的成像参数。 
所述的一种桌面型手动三维影像测量仪,其特征在于:所述成像系统(5)包括物镜与光源组合(5-1)、外置调焦手轮(5-2)、焦距指针(5-3)、下镜头筒(5-4)、上镜头筒(5-5)、成像相机(5-6),所述成像系统(5)的定位固定是通过镜头夹具组合(3-1)中的镜头固定夹(3-1-1)直接卡固成像系统(5)中的上镜头筒(5-5)外圈而实现的;所述镜头固定夹(3-1-1)是直接插入镜头固定夹座(3-1-2)的方槽中并通过螺钉固定,镜头固定夹座(3-1-2)方槽的四周侧壁上开有螺孔,螺孔中装有相应的调节螺钉,通过调节螺钉可以对所述镜头固定夹(3-1-1)作X、Y方向的微调,从而实现固定于镜头固定夹(3-1-1)上的成像系统(5)在X、Y方向的微调。 
所述的一种桌面型手动三维影像测量仪,其特征在于:所述悬臂支架(4)将成像系统(5)、Z轴支撑座组合(1)、Z轴上下移动滑台(3)与底座部分(9)、X、Y向的二维移动工作台(6)有机锁固联接起来,悬臂支架(4)上、下端分别与Z轴支撑座组合(1)和底座部分(9)螺接,悬臂支架(4)内部设置有供走线的通槽。 
所述的一种桌面型手动三维影像测量仪,其特征在于:所述X、Y向的二维移动工作台(6)是指由两组部件组合而成的移动组合体,分别布置于X向和Y向作往复运动;所述X、Y向的二维移动工作台(6)包括XY导轨架(6-1)、工作面板(6-2)、Y向大范围光栅尺动栅(6-3)和定栅(6-4)组合、X向交叉滚子导轨(6-5)、Y向交叉滚子导轨(6-8)、X向大范围光栅尺动栅(6-6)和定栅(6-7)组合、X向粗微调机构(7)、Y向粗微调机构(8)等; 
所述XY导轨架(6-1)、Y向交叉滚子导轨(6-8)和底座部分(9)配套组合成Y向的移动副,可以沿着Y向作往复运动;所述工作面板(6-2)、X向交叉滚子导轨(6-5)和XY导轨架(6-1)配套组合成X向的移动副,可以沿着X向作往复运动; 
所述X向大范围光栅尺动栅(6-6)和定栅(6-7)组合中的动栅(6-6)固定于工作面板(6-2)上,并随之作X向作往复运动,定栅(6-7)固定于XY导轨架(6-1)上保持不动;所述Y向大范围光栅尺动栅(6-3)和定栅(6-4)组合中的动栅(6-3)固定于XY导轨架(6-1)上,并随之作Y向作往复运动,定栅(6-4)固定于底座部分(9)上保持不动; 
所述的一种桌面型手动三维影像测量仪,其特征在于:所述X向粗微调机构(7)和Y向粗微调机构(8)属于无牙丝杆驱动机构,因为为其独立编写专利的原因,在此不再赘述,其主要功能就是实现X向和Y向两组运动副的微动或快速运动的转换,满足使用上的不同需要; 
所述X向粗微调机构(7)包括把手杆(7-1)、滑动体组合(7-2)、光杆(7-3)、手摇杆(7-4)、支撑座(7-5)等,所述支撑座(7-5)固定于XY导轨架(6-1)上,使光杆(7-3)、手摇杆(7-4)等组件与XY导轨架(6-1)紧固为一体,所述工作面板(6-2)与滑动体组合(7-2)固定连接为一体,并在光杆(7-3)和手摇杆(7-4)等驱动件的驱动下带动工作面板(6-2)沿着X向作往复运动; 
所述的一种桌面型手动三维影像测量仪,其特征在于:所述Y向粗微调机构(8)组成结构与X向粗微调机构(7)相同,相应的Y向粗微调机构(8)支撑座固定于底座部分(9)上保持不动,而Y向粗微调机构(8)的滑动体组合与XY导轨架(6-1)底部固定连接,并因手摇杆的驱动而带动XY导轨架(6-1)及其上组件沿着Y向作往复运动; 
所述的一种桌面型手动三维影像测量仪,其特征在于:所述底座部分(9)包括底座板(9-1)、地脚螺栓(9-2),底座部分(9)的后部与悬臂支架(4)螺接,底座部分(9)的底面由地脚螺栓(9-2)支承并可按需调节其水平,底座部分(9)上还固定有控制板等电子元器件。 
本实用新型的有益技术效果是: 
1.三维轴向移动均设计有微调整机构,并且锁紧、预紧力可调,实现影像仪自动对焦测量,大范围光栅位移、影像定位等功能。 
2.在实际使用中其光学成像、镜头调焦等调节动作都可以在外罩的外面进行,调焦值有刻度显示,焦距数据在外罩的外面直接读取,相关操作简单方便、实时适用。 
3.X、Y向的二维移动工作台利用可以实时对中调节的无牙丝杠传动,保证了所述X、Y向的二维移动工作台的运行平稳可控,具有较高的传动精度和适用方便性等。 
4.整体结构件使用铝合金材料加工制作,造型独特、小巧轻便,真正适合桌面型测量的需求,符合桌面型手动三维影像仪的便于携带、移位、配套等要求。 
附图说明
图1是本实用新型桌面型手动三维影像测量仪结构外形示意图。 
图2是图1所示的桌面型手动三维影像仪内部结构示意图。 
图3是图2所示的桌面型手动三维影像仪内部Z轴滑台支承、传动、粗微调结构示意图。 
具体实施方式
如图1所示。如图1和图2所示,本实用新型所述的桌面型手动三维影像测量仪实施例中,包括底座部分(9)及设置在底座部分(9)上的通过直线导轨可在X、Y轴方向往复移动的二维移动工作台(6);二维移动工作台(6)在X、Y轴方向的运动是通过与各轴平行设置的粗微调机构来实现的,二维移动工作台(6)在X向的移动是由固定于XY导轨架(6-1)上的X向粗微调机构(7)来完成,X向粗微调机构(7)中的滑动体组合(7-2)与工作面板(6-2)螺接为一体,通过转动X向粗微调机构(7)中的手摇杆(7-4)带动光杆(7-3),在把手杆(7-1)锁紧状态下,即可驱动移动工作台(6)在X向的微量往复运动;而在把手杆(7-1)松开状态下,可以直接手动使移动工作台(6)在X向作粗动快速的往复运动;在移动工作台(6)的内侧则设置有X向大范围光栅尺(6-4),用来精确测量移动工作台(6)在X向的位移量和影像的精确定位等。 
同理,如图1和图2所示,在Y轴方向,二维移动工作台(6)在Y向的移动是由固定于底座部分(9)上的Y向粗微调机构(8)来完成,Y向粗微调机构(8)中的光杆驱动机构与X向粗微调机构(7)完全一样,其滑动体组合(7-2)与XY导轨架(6-1)螺接为一体,通过转动Y向粗微调机构(8)实现二维移动工作台(6)在Y向的移动,其在Y向的微量和粗动快速移动原理也同X向粗微调机构(7)一致;同样,在移动工作台(6)的右侧也设置有Y向大范围光栅尺(6-3),用来精确测量移动工作台(6)在Y向的位移量和影像的精确定位等。 
如图1和图2所示,底座部分(9)后端螺接设置有悬臂支架(4),悬臂支架 (4)是影像仪上部Z轴支撑座组合(1)、Z轴粗微调机构(2)、Z轴上下移动滑台(3)、成像系统(5)的关键支承和内部各种线路走向的通道。 
如图1、图2和图3所示,Z轴支撑座(1-1)底面螺接于悬臂支架(4)上,前部U形顶端分别设置有一组直线导轨(1-2),直线导轨(1-2)的两端通过螺钉分别与所述Z轴支撑座(1-1)和垂直支架(3-3)紧固,形成一定行程的Z轴方向的运动滑台组合。 
如图2和图3所示,在Z轴支撑座(1-1)的中部设置有孔位,用于安装Z轴粗微调机构(2),由Z轴粗微调机构(2)来控制Z轴上下移动滑台(3)的上下往复运动以及微动、粗动的调节、锁止等;Z轴粗微调机构(2)与Z轴支撑座(1-1)之间在径向有螺钉来限位固定,并通过一组齿轮(2-4)、齿条(2-5)组合用来传递上下的驱动力;Z轴粗微调机构(2)上设有微调手轮(2-1)、粗调手轮(2-2),以便按需对Z轴上下移动滑台(3)作上下的位移调整,另外还设有预紧锁止轮(2-3),用来对调整好位置的Z轴上下移动滑台(3)作定位固定并稳定焦距和影像等。同样,在Z轴上下移动滑台(3)中的垂直支架(3-3)内部设置有Z向大范围光栅尺组合(3-2),用来精确测量Z轴上下移动滑台(3)在Z向的位移量和影像的精确定位等。 
如图2和图3所示,在Z轴上下移动滑台(3)中,通过镜头夹具组合(3-1)将成像系统(5)和固定在垂直支架(3-3)上,通过镜头夹具组合(3-1)还可以对成像系统(5)作适当的轴向、径向的调整;在成像系统(5)的下端设置有物镜与光源组合(5-1),其中外置调焦手轮(5-2)、焦距指针(5-3)、下镜头筒(5-4)等组成外置调焦机构,可以实施影像仪外罩外面的实时调焦工作,优化调焦动作和步骤等;在成像系统(5)的上端设置有上镜头筒(5-5),而成像相机(5-6)则通过螺口旋接于上镜头筒(5-5)上,机构紧凑适用。 

Claims (11)

1.一种桌面型手动三维影像测量仪,其特征在于:包括底座部分(9),底座部分(9)上设置有相互垂直的X向粗微调机构(7)、Y向粗微调机构(8),底座部分(9)上还在X向、Y向滑动安装有由X向粗微调机构(7)、Y向粗微调机构(8)带动的X、Y向的二维移动工作台(6)组合,底座部分(9)后部固定连接有竖向设置的悬臂支架(4),悬臂支架(4)朝向X、Y向的二维移动工作台(6)正面设置有Z轴支撑座组合(1),Z轴支撑座组合(1)正面通过伸缩式的交叉滚子导轨(1-2)组合安装有Z轴上下移动滑台(3),Z轴支撑座组合(1)上还安装有带动Z轴上下移动滑台(3)滑动的Z轴粗微调机构(2),所述Z轴上下移动滑台(3)正面安装有悬于X、Y向的二维移动工作台(6)上方的成像系统(5)。 
2.根据权利要求1所述的一种桌面型手动三维影像测量仪,其特征在于:所述的Z轴支撑座组合(1)包括Z轴支撑座(1-1)和两副伸缩式的交叉滚子导轨(1-2),Z轴支撑座(1-1)后部与悬臂支架(4)螺接,Z轴支撑座(1-1)中部侧壁设有供Z轴粗微调机构(2)安装的孔位。 
3.根据权利要求2所述的一种桌面型手动三维影像测量仪,其特征在于:所述两副伸缩式的交叉滚子导轨(1-2)的非伸缩端通过螺钉固定连接在Z轴支撑座(1-1)的正面并按竖向设置,与Z轴支撑座(1-1)形成一体;所述两副交叉滚子导轨(1-2)的伸缩端通过螺钉固定连接在Z轴上下移动滑台(3)中的垂直支架(3-4)上,与Z轴上下移动滑台(3)组成可以上下滑动的滑台组合体;上述两副伸缩式的交叉滚子导轨(1-2)与Z轴支撑座(1-1)、Z轴上下移动滑台(3)组合成的结构体,能够形成一定行程的、可供成像系统(5)聚焦和成像用的上下滑动的滑台组合。 
4.根据权利要求1所述的一种桌面型手动三维影像测量仪,其特征在于:所述Z轴上下移动滑台(3)包括镜头夹具组合(3-1)、Z向大范围光栅尺动栅(3-2)和定栅(3-3)组合、垂直支架(3-4)、外罩固定板(3-5),所述垂直支架(3-4)安装在外罩固定板(3-5)上,且外罩固定板(3-5)上设有露出垂直支架(3-4)的窗口,所述镜头夹具组合(3-1)固定于垂直支架(3-4)上,成像系统(5)安装于所述镜头夹具组合(3-1)上;所述Z向大范围光栅尺动栅(3-2)和定栅(3-3)组合是由光栅尺动栅(3-2)和定栅(3-3)组成,其中光栅尺动栅(3-2)固定于Z轴上下移动滑台(3)中的垂直支架(3-4)上,将随着Z轴上下移动滑台(3)一起上下移动;光栅尺定栅(3-3)固定于Z轴支撑座(1-1)上组成一体保持固定不动。 
5.根据权利要求1所述的一种桌面型手动三维影像测量仪,其特征在于:所述Z轴粗微调机构(2)包括微调手轮(2-1)、粗调手轮(2-2)、预紧锁止轮(2-3)、齿轮(2-4)、齿条(2-5),所述Z轴粗微调机构(2)固定于Z轴支撑座(1-1)中部侧壁孔位中,并以螺钉锁紧;所述Z轴粗微调机构(2)中,微调手轮(2-1)、粗调手轮(2-2)、预紧锁止轮(2-3)、齿轮(2-4)同轴装配为一体,齿条(2-5)装配在Z轴上下移动滑台(3)中的垂直支架(3-4)上,所述齿轮(2-4)与垂直支架(3-4)上的齿条(2-5)啮合配对成一组齿轮副,分别旋转微调手轮(2-1)和粗调手轮(2-2)实现Z轴上下移动滑台(3)的上下粗、微移动,满足成像系统(5)相关功能上的需求,旋转预紧锁止轮(2-3)实现对Z轴上下移动滑台(3)预紧和紧固,以便稳固调整后的成像系统(5)并得到稳定的成像参数。 
6.根据权利要求1所述的一种桌面型手动三维影像测量仪,其特征在于:所述成像系统(5)包括物镜与光源组合(5-1)、外置调焦手轮(5-2)、焦距指针(5-3)、下镜头筒(5-4)、上镜头筒(5-5)、成像相机(5-6),所述成像系统(5)的定位固定是通过镜头夹具组合(3-1)中的镜头固定夹(3-1-1)直接卡固成像系统(5)中的上镜头筒(5-5)外圈而实现的;所述镜头固定夹(3-1-1)是直接插入镜头固定夹座(3-1-2)的方槽中并通过螺钉固定,镜头固定夹座(3-1-2)方槽的四周侧壁上开有螺孔,螺孔中装有相应的调节螺钉,通过调节螺钉可以对所述镜头固定夹(3-1-1)作X、Y方向的微调,从而实现固定于镜头固定夹(3-1-1)上的成像系统(5)在X、Y方向的微调。 
7.根据权利要求1所述的一种桌面型手动三维影像测量仪,其特征在于:所述悬臂支架(4)将成像系统(5)、Z轴支撑座组合(1)、Z轴上下移动滑台(3)与底座部分(9)、X、Y向的二维移动工作台(6)有机锁固联接起来,悬臂支架(4)上、下端分别与Z轴支撑座组合(1)和底座部分(9)螺接,悬臂支架(4)内部设置有供走线的通槽。 
8.根据权利要求1所述的一种桌面型手动三维影像测量仪,其特征在于:所述X、Y向的二维移动工作台(6)是指由两组部件组合而成的移动组合体,分别布置于X向和Y向作往复运动;所述X、Y向的二维移动工作台(6)包括XY导轨架(6-1)、工作面板(6-2)、Y向大范围光栅尺动栅(6-3)和定栅(6-4)组合、X向交叉滚子导轨(6-5)、Y向交叉滚子导轨(6-8)、X向大范围光栅尺动栅(6-6)和定栅(6-7)组合、X向粗微调机构(7)、Y向粗微调机构(8); 
所述XY导轨架(6-1)、Y向交叉滚子导轨(6-8)和底座部分(9)配套组合成Y向的移动副,可以沿着Y向作往复运动;所述工作面板(6-2)、X向交叉滚子导轨(6-5)和XY导轨架(6-1)配套组合成X向的移动副,可以沿着X向作往复运动; 
所述X向大范围光栅尺动栅(6-6)和定栅(6-7)组合中的动栅(6-6)固定于工作面板(6-2)上,并随之作X向作往复运动,定栅(6-7)固定于XY导轨架(6-1)上保持不动;所述Y向大范围光栅尺动栅(6-3)和定栅(6-4)组合中的动栅(6-3)固定于XY导轨架(6-1)上,并随之作Y向作往复运动,定栅(6-4)固定于底座部分(9)上保持不动。 
9.根据权利要求1所述的一种桌面型手动三维影像测量仪,其特征在于:所述X向粗微调机构(7)和Y向粗微调机构(8)属于无牙丝杆驱动机构,其主要功能就是实现X向和Y向两组运动副的微动或快速运动的转换,满足使用上的不同需要; 
所述X向粗微调机构(7)包括把手杆(7-1)、滑动体组合(7-2)、光杆(7-3)、手摇杆(7-4)、支撑座(7-5),所述支撑座(7-5)固定于XY导轨架(6-1)上,使光杆(7-3)、手摇杆(7-4)与XY导轨架(6-1)紧固为一体,所述工作面板(6-2)与滑动体组合(7-2)固定连接为一体,并在光杆(7-3)和手摇杆(7-4)的驱动下带动工作面板(6-2)沿着X向作往复运动。 
10.根据权利要求1所述的一种桌面型手动三维影像测量仪,其特征在于:所述Y向粗微调机构(8)组成结构与X向粗微调机构(7)相同,相应的Y向粗微调机构(8)支撑座固定于底座部分(9)上保持不动,而Y向粗微调机构(8)的滑动体组合与XY导轨架(6-1)底部固定连接,并因手摇杆的驱动而带动XY导轨架(6-1)及其上组件沿着Y向作往复运动。 
11.根据权利要求1所述的一种桌面型手动三维影像测量仪,其特征在于:所述底座部分(9)包括底座板(9-1)、地脚螺栓(9-2),底座部分(9)的后部与悬臂支架(4)螺接,底座部分(9)的底面由地脚螺栓(9-2)支承并可按需调节其水平,底座部分(9)上还固定有控制板。 
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