CN206876166U - 一种三坐标测绘仪 - Google Patents

Abstract

一种三坐标测绘仪，机架是由前横架、连接架和后横架构成U形框架结构，前横架端部连接前面板，后横架的端部设置有伺服电机，伺服电机的输出轴连接丝杠，丝杠通过轴承连接前面板的后端面的中心，丝杠上螺纹连接螺母，螺母周边铰接四个连接杆，四个连接杆另一端分别各铰接一个支撑杆，四个支撑杆另一端分别贯穿前面板的四个边的中部，贯穿前面板左侧边的支撑杆的顶端垂直连接固定板的底端面，固定板上分别设置有从动激光笔和左摄像头，贯穿前面板右侧边、上侧边和下侧边的支撑杆的顶端分别设置有摄像头，前面板的前端面的中心分别设置有中间摄像头和主动激光笔，前面板上还以阵列的方式对应前方设置有多数个辅助激光笔。本实用新型测量精度高、测量速度快。

Description

一种三坐标测绘仪

技术领域

本实用新型涉及一种测绘仪。特别是涉及一种三坐标测绘仪。

背景技术

现有的测绘仪有接触式测量的测绘仪和非接触式的测绘仪。其中：

1、接触式测量：根据侧头的不同可分为触发式和连续式，应用最广泛的是三坐标测量机，测量精度高，它是一种大型的测量设备体积大、重量重、价格昂贵、不能测量柔软的物体，测量速度慢、对环境条件要求高，必须水平放置，恒温恒湿；

2、非接触式：扫描速度虽然比接触式测量快，但还是需要一段时间，测量精度低，无法测量运动着的物体，甚至于扫描出来的人物用3D打印机打印出来以后的形象与本人差别很大，根本不像是同一个人。

上述无论是哪种测绘仪，因为测量速度慢，不但测量的效率低，也无法测量动态的物体。

图1所示的是现有技术中的一种测绘仪的结构示意图。被测工件放在桌面1，使触头2 接触被测工件的测绘点，这时触头2所对应的X方向托板5、Y方向托板4和Z方向托板3的坐标点就是被测工件测绘点的坐标点。如此反复，得到所有被测工件的测绘点的坐标点。其测试方式是一点一点的测，工作效率低。并且只能测绘静止的物体。这种测绘只能测绘硬质物体，软质和柔性物体就难以测绘。图1所示的测绘仪体积大，造价高，维护困难。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种测量精度高、测量速度快的三坐标测绘仪。

本实用新型所采用的技术方案是：一种三坐标测绘仪，包括机架，所述机架是由前横架、连接架和后横架依次首尾连接构成的开口位于左侧的U形框架结构，所述前横架的端部一体连接有垂直设置的正方形的前面板，所述后横架的端部设置有伺服电机，所述伺服电机的输出轴连接丝杠的一端，所述丝杠的另一端通过轴承连接在所述前面板的后端面的中心处，所述丝杠上螺纹连接有螺母，所述螺母周边与所述前面板的四个边相对应的铰接四个连接杆的一端，所述四个连接杆的另一端分别各铰接一个支撑杆的一端，四个所述的支撑杆的另一端分别对应贯穿所述前面板的四个边的中部，其中，贯穿前面板左侧边的支撑杆的顶端垂直连接固定板的底端面上，所述固定板上对应前方分别设置有从动激光笔和左摄像头，贯穿前面板右侧边的支撑杆的顶端对应前方设置有右摄像头，贯穿前面板上侧边的支撑杆的顶端对应前方设置有上摄像头，贯穿前面板下侧边的支撑杆的顶端对应前方设置有下摄像头，所述前面板的前端面的中心分别设置有对应前方的中间摄像头和主动激光笔，所述前面板上还以阵列的方式对应前方设置有多数个辅助激光笔。

分别贯穿所述前面板四个边的四个支撑杆与所述前面板的四个边通过铰接结构铰接连接。

所述的中间摄像头、左摄像头、右摄像头、上摄像头、下摄像头和伺服电机分别连接控制单元。

所述的主动激光笔位于中间摄像头的正下方，从动激光笔位于左摄像头的正下方，从动激光笔与左摄像头的距离等于主动激光笔与中间摄像头的距离。

本实用新型的一种三坐标测绘仪，测量精度高、测量速度快。测出的点都是纯数字化坐标，无需滤波、去噪声。无论是静止或运动着的物体，采用本实用新型技术都能在物体表面的每个点进行瞬间采集，下一个瞬间又采集一遍，采集两遍的时间间隔想要多小就有多小。这样每完成一次采集就能立刻用计算机自动画出一幅工程图纸，也能求出任意两点空间的距离，下一个瞬间又能画出另一幅，因此能描绘出每一个点的位移随着时间的变化规律，即这一点的瞬时速度；也能描绘出每一个点的速度随着时间的变化规律，也就是这一点的瞬时加速度。本实用新型具有如下优点：

1、不接触被测物体进行测量。

2、测量速度快、精度高。

3、摄像的同时就能生成不规则空间曲面形状的工程图，并能标注出尺寸。

4、可以用解析几何里两点间距离的公式。

5、改变了以往空间规则曲面的数学几何形状与函数、自变量的方程式一一对应的模式。本实用新型采用的是不规则空间曲面几何形状与其相对应的不规则曲面的工程图一一对应的模式，也就是说函数与自变量的关系还可以用工程图的形式来表达，拓展了数学领域。

6、任何客观存在不规则的曲面都能用本实用新型工程图的办法来揭示包括各种植物、动物和矿物不规则表面体态的几何形状与其函数和自变量之间的关系。适用性强、操作简单、可以轻而易举地得到其数学模型。因为尽管曲面是不规则的，但是它们都是连续的，本实用新型是用“点云”(点挨着点，不间断)来描述，所以就能适应曲面的不规则性。

7、用3D打印机将本实用新型的工程图中的“点云”数据所包围起来的立体物品打印出来就会与实物的形状一模一样。用液体排出法很容易精确测量出这个不规则物体的体积，进而得到密度、质量、重量等等各项物理量。

8、随着技术的进步，辅助激光笔之间的间隙c制作得越来越小，即：△x→0，△y→0；就可以针对这个不规则曲面作偏微分或者全微分。

9、如果用高速摄影技术拍摄动态的不规则曲面，让两个帧的两幅画面之间的时间间隔越来越小，即：△t→0；针对任何动态的不规则曲面表面上任意一点对时间求导就能求出动态不规则曲面任何一点的瞬时速度，甚至于瞬时加速度。

10、简化工程设计、提高自动化制造效率。

11、可以应用于机器人、动漫、CVR、地质测绘，机械制图等领域。

附图说明

图1是现有技术测绘仪的结构示意图；

图2是本实用新型三坐标测绘仪的俯视结构示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是图2的仰视图。

图中

1：桌面 2：触头；

3：Z方向托板 4：Y方向托板；

5：X方向托板 6：机架；

11：机架 12：前面板

13：伺服电机 14：丝杠

15：螺母 16：轴承

17：连接杆 18：支撑杆

19：固定板 20：从动激光笔

21：左摄像头 22：右摄像头

23：上摄像头 24：下摄像头

25：中间摄像头 26：主动激光笔

27：辅助激光笔 28：铰接结构

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型的一种三坐标测绘仪做出详细说明。

如图1、图2、图3、图4所示，本实用新型的一种三坐标测绘仪，包括机架11，所述机架11是由前横架、连接架和后横架依次首尾连接构成的开口位于左侧的U形框架结构，所述前横架的端部一体连接有垂直设置的正方形的前面板12，所述后横架的端部设置有伺服电机13，所述伺服电机13的输出轴连接丝杠14的一端，所述丝杠14的另一端通过轴承16连接在所述前面板12的后端面的中心处，所述丝杠14上螺纹连接有螺母15，所述螺母15周边与所述前面板12的四个边相对应的铰接四个连接杆17的一端，所述四个连接杆17的另一端分别各铰接一个支撑杆18的一端，四个所述的支撑杆18的另一端分别对应贯穿所述前面板12的四个边的中部，分别贯穿所述前面板12四个边的四个支撑杆18与所述前面板12的四个边通过铰接结构28铰接连接。其中，贯穿前面板12左侧边的支撑杆18的顶端垂直连接固定板19的底端面上，所述固定板19上对应前方分别设置有从动激光笔20和左摄像头21，贯穿前面板12右侧边的支撑杆18的顶端对应前方设置有右摄像头22，贯穿前面板12上侧边的支撑杆18的顶端对应前方设置有上摄像头23，贯穿前面板12下侧边的支撑杆18的顶端对应前方设置有下摄像头24，所述前面板12的前端面的中心分别设置有对应前方的中间摄像头25和主动激光笔26，所述前面板12上还以阵列的方式对应前方设置有多数个辅助激光笔27。所述的多数个辅助激光笔27的光束大小不同。

所述的中间摄像头25、左摄像头21、右摄像头22、上摄像头23、下摄像头24和伺服电机13分别连接控制单元。

本实用新型的一种三坐标测绘仪的整体控制部分和供电部分均是采用专利号为201420592944.8的专利“基于激光制导的小车遥控装置”中所公开的技术方案。

本实用新型的一种三坐标测绘仪，主动激光笔26、中间摄像头25以及等距离的n个行和等距离的n个列组成矩阵式布置的若干辅助激光笔27都垂直于前面板12。前面板12的形状是一个边长为L的正方形，中间摄像头25布置在正中央，主动激光笔26位于中间摄像头25的正下方，左摄像头21安装在固定板19上并且位于前面板12左侧边缘与x轴的交点位置，从动激光笔20也安装在固定板19上并且位于左摄像头21的正下方，从动激光笔20与左摄像头21的距离等于主动激光笔26与中间摄像头25的距离，该固定板19与左侧能够摆动的支撑杆18制成一体。右摄像头22安装在前面板12右边缘与x轴的交点处能够摆动的支撑杆18上。上摄像头23安装在机架桌面右边缘与y轴的交点处能够摆动的支撑杆18上。下摄像头24安装在前面板12右边缘与y轴的交点处能够摆动的支撑杆18上。

Claims (4)

1.一种三坐标测绘仪，包括机架(11)，其特征在于，所述机架(11)是由前横架、连接架和后横架依次首尾连接构成的开口位于左侧的U形框架结构，所述前横架的端部一体连接有垂直设置的正方形的前面板(12)，所述后横架的端部设置有伺服电机(13)，所述伺服电机(13)的输出轴连接丝杠(14)的一端，所述丝杠(14)的另一端通过轴承(16)连接在所述前面板(12)的后端面的中心处，所述丝杠(14)上螺纹连接有螺母(15)，所述螺母(15)周边与所述前面板(12)的四个边相对应的铰接四个连接杆(17)的一端，所述四个连接杆(17)的另一端分别各铰接一个支撑杆(18)的一端，四个所述的支撑杆(18)的另一端分别对应贯穿所述前面板(12)的四个边的中部，其中，贯穿前面板(12)左侧边的支撑杆(18)的顶端垂直连接固定板(19)的底端面，所述固定板(19)上对应前方分别设置有从动激光笔(20)和左摄像头(21)，贯穿前面板(12)右侧边的支撑杆(18)的顶端对应前方设置有右摄像头(22)，贯穿前面板(12)上侧边的支撑杆(18)的顶端对应前方设置有上摄像头(23)，贯穿前面板(12)下侧边的支撑杆(18)的顶端对应前方设置有下摄像头(24)，所述前面板(12)的前端面的中心分别设置有对应前方的中间摄像头(25)和主动激光笔(26)，所述前面板(12)上还以阵列的方式对应前方设置有多数个辅助激光笔(27)。

2.根据权利要求1所述的一种三坐标测绘仪，其特征在于，分别贯穿所述前面板(12)四个边的四个支撑杆(18)与所述前面板(12)的四个边通过铰接结构(28)铰接连接。

3.根据权利要求1所述的一种三坐标测绘仪，其特征在于，所述的中间摄像头(25)、左摄像头(21)、右摄像头(22)、上摄像头(23)、下摄像头(24)和伺服电机(13)分别连接控制单元。

4.根据权利要求1所述的一种三坐标测绘仪，其特征在于，所述的主动激光笔(26)位于中间摄像头(25)的正下方，从动激光笔(20)位于左摄像头(21)的正下方，从动激光笔(20)与左摄像头(21)的距离等于主动激光笔(26)与中间摄像头(25)的距离。