CN209894116U - 一种用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置，包括具有纵向分布孔的、中空的圆柱体(3)；圆柱体(3)的四周侧壁上具有需要测量坐标位置的径向孔，该径向孔上安装有一个径向孔定位测量结构(4)。径向孔定位测量结构(4)的前方，可以设置有一个需要辅助测量的双目测量装置(1)。本实用新型公开的一种用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置，其能够辅助现有的双目测量装置，让双目测量装置能够准确、可靠地测量中空的圆柱体四周侧壁具有的径向孔的坐标位置，具有广泛的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。

Description

一种用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置

技术领域

本实用新型涉及定位测量技术领域，特别是涉及一种用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置。

背景技术

目前，国内外空间点坐标的测量技术，主要有激光跟踪仪测量、Indoor GPS测量、基于经纬仪测距仪和光学摄影测量等几种方法。这些测量技术的作用和优势主要有：具备可进行大型测量工件的能力，对大尺寸的情况更具价值。与传统的测量手段相比，数字化测量系统虽然复杂、昂贵，但是其应用范围广、使用周期长，因此，从整个周期成本计算，反而会节约成本。此外，数字化测量系统还能够简化工装，使之更具通用性和柔性，以及能完成更加复杂的形位测量任务。同时，数字化测量系统具备的动态实时测量能力，可以完成多目标点位置数据的同时反馈和控制。能够进行离线测量标定，或者通过网络进行异地并行工作。

以上测量技术中，都需要借助测量工装，在一些被遮挡的点，还需要设计专用的转接工装，把需要测量的点引出来才能够测量。例如，对于不易观测到(如被遮挡)的中空圆柱体四周侧壁上具有的径向孔，目前还没有研发出相应的技术，能够对圆柱体上径向孔的坐标位置进行准确测量。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，提供一种用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置。

为此，本实用新型提供了一种用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置，包括具有纵向分布孔的、中空的圆柱体；

圆柱体的四周侧壁上具有需要测量坐标位置的径向孔，该径向孔上安装有一个径向孔定位测量结构；

径向孔定位测量结构的前方，设置有一个双目测量装置。

其中，圆柱体放置于一个托架的顶部；托架用于支撑圆柱体；

双目测量装置和托架位于水平放置的工作平台顶面。

其中，所述径向孔定位测量结构具体包括：转接板和测量板；

转接板和测量板两者相对的一侧，通过一个转动副结构枢接在一起。

其中，所述测量板的同一侧面上间隔分布有多个测量点；

多个测量点的中心点不在同一直线上。

其中，所述测量板为一块平面刚性板；

所述测量点的表面覆盖有反光材料。

其中，测量板朝向转接板的一侧，设置有一个转动副轴孔；

所述转接板朝向测量板的一侧，设置一个转动副轴；

转动副轴与转动副轴孔相配合，组成转动副结构；

转动副轴孔和转动副轴位于同一轴线上。

其中，转动副轴孔的轴线，与测量点的中心点在同一平面上。

其中，转接板在朝向圆柱体内侧壁的一侧中部，设置有一个径向孔定位轴；

径向孔定位轴插入被测的圆柱体的径向孔中，同时转接板与圆柱体的内侧壁相贴合接触；

转接板在朝向圆柱体内部的侧面上设置有一个径向孔点，该径向孔点用于代表圆柱体上径向孔的位置。

其中，转接板在径向孔定位轴的两侧，还分别设置有一个辅助定位轴。

由以上本实用新型提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本实用新型提供了一种用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置，其通过将径向孔定位测量结构安装到圆柱体的径向孔上，能够辅助现有的双目测量装置进行双目摄影测量，从而让双目测量装置能够准确、可靠地测量不易观测到(如被遮挡)的中空圆柱体四周侧壁具有的径向孔的坐标位置，具有广泛的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置的总体结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置中的径向孔定位测量结构的立体结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置中的径向孔定位测量结构具有的测量板的立体结构示意图；

图4为本实用新型提供的一种用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置中的径向孔定位测量结构具有的转接板的立体结构示意图；

图5为本实用新型提供的一种用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置中，径向孔点与测量点的相对位置坐标关系示意图；

图中：1、双目测量装置；2、托架；3、圆柱体；4、径向孔定位测量结构；5、转接板；

6、测量板；7、转动副结构；8、转动副轴孔；9、测量点；10、转动副轴；

11、径向孔点；12、辅助定位轴；13、径向孔定位轴；

20、工作平台。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

参见图1至图5，本实用新型提供了一种用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置，包括具有纵向分布孔的、中空的圆柱体3；

圆柱体3的四周侧壁上具有需要测量坐标位置的径向孔(例如为一个圆孔)，该径向孔上安装有一个径向孔定位测量结构4；

需要说明的是，对于本实用新型，所述径向孔，是沿圆柱体的直径或半径的直线方向分布，而分布在圆柱体上的孔。径向孔的数量，可以为一个，也可以是多个，可以为通孔，也可以为盲孔。

径向孔定位测量结构4的前方，设置有一个双目测量装置1。

在本实用新型中，需要说明的是，双目测量装置1，用于在径向孔定位测量结构4的辅助下，测量获得圆柱体3上径向孔的坐标位置，具体是：通过测量采集下面测量板6上的测量点9的坐标，获得径向孔点11的坐标，并将径向孔点11的坐标作为径向孔的坐标。

在本实用新型中，具体实现上，圆柱体3放置于一个托架2的顶部；托架2用于支撑被测量的圆柱体3。

双目测量装置1和托架2位于水平放置的工作平台20顶面。

具体实现上，双目测量装置1为现有的测量装置，其可以包括两台工业相机、相机支架和工控机，该工控机上安装有测量软件；整套双目测量装置采用现有成熟的技术。

具体实现上，双目测量装置1可以为北京普达迪泰科技有限公司生产的双目测量装置(例如双目动态测量系统)，其上具有的工业相机为该厂家生产的工业相机，通过工作工控机上安装的测量软件(即IDPMS软件)，其具有坐标测量功能，能够实现对特定位置点的坐标测量功能。

此外，双目测量装置1也可以采用美国GSI(Genemed Synthesis Inc)公司的数字测量系统V-STARS。V-STARS系统是美国GSI公司生产的自动化三坐标数字近景摄影测量系统，具有三维测量精度高(相对精度可达十二万分之一)、测量速度快等优点。

当然，根据实际情况，还可以其他厂家生产的双目测量系统，

需要说明的是，对于现有的双目测量装置，一种操作方式可以为：其在测量之前，首先选定其中一个工业相机自身的坐标系作为全局坐标系O-XYZ；然后，通过两个工业相机的“视差原理”测量得到每个测量点9在全局坐标系中的三维坐标值pi(xi,yi,zi)，其中i＝1,2,3,4；最后，通过转接板5、测量板6之间事先标定好的相对关系，即径向孔点11与测量点9之间的固定关系，得到径向孔点11在全局坐标系O-XYZ中的坐标值Pj(xj,yj,zj),其中j根据径向孔点个数而定。

需要说明的是，由于双目测量装置，及其测量技术原理，为现有公知、成熟的技术，在此不展开表述。

在本实用新型中，具体实现上，所述径向孔定位测量结构4具体包括：转接板5和测量板6；

转接板5和测量板6两者相对的一侧，通过一个转动副结构7枢接在一起。

具体实现上，所述测量板6的同一侧面(具体为朝向圆柱体3内部的侧面)上间隔分布有多个测量点9(不限于图3所示的四个)；

多个测量点9的中心点(即半球形的测量点9的圆心位置，也即与测量板6接触面的圆心位置)不在同一直线上。

需要说明的是，对于本实用新型，测量点9的数目，大于或者等于3个即可。所有测量点9需要在同一平面上，且不在同一条直线上，测量点9之间的间距尽可能大。测量点9的形状为半球形。

具体实现上，所述测量板6为一块平面刚性板。

具体实现上，所述测量点9的表面覆盖有反光材料(例如为现有的反光膜)，以便于双目测量装置1在进行双目摄影测量时，对多个测量点9的中点位置的测量。

需要说明的是，具体实现上，测量点9，还可以采用直径大约50um的、现有的玻璃微珠或微晶立方角体。每个微珠具有猫眼或反射棱镜功能，能够将反射光由入射光的方向反射回去。

具体实现上，测量板6朝向转接板5的一侧，设置有一个转动副轴孔8；

所述转接板5朝向测量板6的一侧，设置一个转动副轴10；

转动副轴10与转动副轴孔8相配合，组成转动副结构7；

转动副轴孔8和转动副轴10位于同一轴线上。

具体实现上，转动副轴孔8的轴线，与测量点9的中心点在同一平面上(具体为测量点9所在的测量板6的表面)。

具体实现上，转接板5为一个刚性零件。

具体实现上，转接板5在朝向圆柱体3内侧壁的一侧中部，设置有一个径向孔定位轴13；

径向孔定位轴13插入被测的圆柱体3的径向孔中，同时转接板5与圆柱体3的内侧壁相贴合接触；

转接板5在朝向圆柱体3内部的侧面上设置有一个径向孔点11，该径向孔点11用于代表圆柱体3上径向孔的位置。

需要说明的是，径向孔点11的形状为半球形。

对于本实用新型，需要说明的是，径向孔点11的中心点(半球形的径向孔点11的圆心位置，也即与转接板5接触面的圆心位置)与转动副轴10的轴线相重合，即径向孔点的中心点在转动副轴10的轴线上，鉴于转动副轴孔8的轴线，与测量点9的中心点在同一平面上(具体为测量点9所在的测量板6的表面)，而转动副轴孔8和转动副轴10位于同一轴线上，从而径向孔点11的中心点与所有测量点9的中心点均在同一平面上，并且测量板6和转接板5之间通过转动副结构7任意转动时，径向孔点11的中心点与所有测量点9的中心点仍在同一平面上。

具体实现上，转接板5在径向孔定位轴13的两侧，还分别设置有一个辅助定位轴12，该辅助定位轴12用于通过螺钉与圆柱体3固定连接。需要说明的是，辅助定位轴12的数量，根据被测对象的具体情况而定，也可以不设置。

在本实用新型中，需要说明的是，所述测量板6和转接板5之间由一个转动副结构7连接，需要特殊制作，才能满足径向孔,11与所有测量点9在测量板6、转接板6之间任意转动之后，仍在同一平面上。

还需要说明的是，对于本实用新型，通过现有的双目测量装置这种精密仪器，能够对方便观察的、没有遮挡的测量点9进行观测测量，参见图5所示，利用所有测量点9建立坐标系，进而结合径向孔点11和测量点9之间的位置关系，精确标定出径向孔点11在坐标系上的坐标，建立径向孔点11与坐标系的关系。对于本实用新型，通过现有的双目测量装置，测量所有测量点9(测量之后即可测量出所建坐标系位置和姿态)，即可得到径向孔点11的位置坐标，从而得出圆柱体上径向孔的位置。

需要说明的是，基于所有测量点9的坐标位置，获得径向孔点11的位置坐标，具体的计算原理，可以是现有的三角函数中的勾股定理，当然，还可以是其他的坐标系中具体位置表坐标的计算原理。在此，由于为现有技术，不展开表述。

在本实用新型中，具体实现上，测量板上设置的转动副孔可以设置在转接板上，则将转动副轴设置在测量板上，只要使得测量板与转接板通过转动副结构连接即可。

在本实用新型中，具体实现上，特别需要说明的是，在测量时，被测圆柱体的径向孔可以被遮挡，但是测量板6上所有测量点9，必须在现有的双目测量装置1的测量范围内。

对于本实用新型，在测量时，径向孔点11不需要被测量，而是通过测量所有测量点9得到坐标系，然后通过径向孔点11与坐标系的关系，得出径向孔点的坐标位置。

对于本实用新型，在测量过程中，由于受到双目测量装置1的测量特点的限制，测量板6通过转动副结构7相对于转接板5转动，测量板6的平面需要始终面向双目测量装置1中的工业相机，尽量垂直，根据测量精度需要进行调整。对于本实用新型，圆柱体3在托架2顶部，不是固定设置，可以相对旋转转动角度。

需要说明的是，目前，对于能够观测的、不被遮挡的特定点的位置坐标进行测量，可以采用双目测量方法。对于双目测量方法而言，由于工业相机自身特点的限制，对于空间点测量，会对工装的设计要求较严格，尤其在需要同时测量一些远处和近处均有测量点布置的特点场合，测量工装的设计显得更为重要，并且通用性强的工装及测量方式不多。为此，本实用新型进行了专门的结构设计，能够配合现有的双目测量装置，进行对不易观测到(如被遮挡)的中空圆柱体上径向孔的坐标位置进行测量。

还需要说明的是，双目测量方法作为现有一种常见的坐标位置测量方法，在此不展开详细表述。

此外，需要说明的是，目前，用于测量点三维空间坐标的方法已经有很多种，但是测量过程中通用性强的不多。本专利的技术方案，是针对满足在圆柱体上测量点坐标作业任务而提出的，结构形式及测量方法简单。采用单目测量装置配合本方案中提出的测量板、转接板所组成的结构形式，基于现有坐标位置的计算原理(如三角函数里面的勾股定理等)，也可以到达同样目的。

与现有技术相比较，本实用新型提供的用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置，具有如下有益效果：

1、实现了对现有圆柱体上径向孔的坐标位置进行测量的功能。通过利用该装置安装在圆柱体径向孔上，配合双目摄影测量技术，得到径向孔的位置坐标，原理简单易懂。

2、本实用新型通用性强，可以根据被测物体及测量工装，测量任意刚体上孔(或者点)的位置坐标。

3、本实用新型的结构设计科学合理，使用方便，有效地解决了基于工业相机，无法测量不易观测到(如被遮挡)的圆柱体上径向孔的位置坐标的难题。

因此，综合以上技术方案可知，本实用新型通过提供一种用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置，其通过将径向孔定位测量结构安装到圆柱体的径向孔上，能够辅助现有的双目测量装置进行双目摄影测量，从而让双目测量装置能够准确、可靠地测量中空的圆柱体四周侧壁具有的径向孔的坐标位置，具有广泛的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置，其特征在于，包括具有纵向分布孔的、中空的圆柱体(3)；

圆柱体(3)的四周侧壁上具有需要测量坐标位置的径向孔，该径向孔上安装有一个径向孔定位测量结构(4)。

2.如权利要求1所述的用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置，其特征在于，径向孔定位测量结构(4)的前方，设置有一个双目测量装置(1)。

3.如权利要求1所述的用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置，其特征在于，圆柱体(3)放置于一个托架(2)的顶部；托架(2)用于支撑圆柱体(3)；

双目测量装置(1)和托架(2)位于水平放置的工作平台(20)顶面。

4.如权利要求1所述的用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置，其特征在于，所述径向孔定位测量结构(4)具体包括：转接板(5)和测量板(6)；

转接板(5)和测量板(6)两者相对的一侧，通过一个转动副结构(7)枢接在一起。

5.如权利要求4所述的用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置，其特征在于，所述测量板(6)的同一侧面上间隔分布有多个测量点(9)；

多个测量点(9)的中心点不在同一直线上。

6.如权利要求5所述的用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置，其特征在于，所述测量板(6)为一块平面刚性板；

所述测量点(9)的表面覆盖有反光材料。

7.如权利要求4所述的用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置，其特征在于，测量板(6)朝向转接板(5)的一侧，设置有一个转动副轴孔(8)；

所述转接板(5)朝向测量板(6)的一侧，设置一个转动副轴(10)；

转动副轴(10)与转动副轴孔(8)相配合，组成转动副结构(7)；

转动副轴孔(8)和转动副轴(10)位于同一轴线上。

8.如权利要求7所述的用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置，其特征在于，转动副轴孔(8)的轴线，与测量点(9)的中心点在同一平面上。

9.如权利要求4至7中任一项所述的用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置，其特征在于，转接板(5)在朝向圆柱体(3)内侧壁的一侧中部，设置有一个径向孔定位轴(13)；

径向孔定位轴(13)插入被测的圆柱体(3)的径向孔中，同时转接板(5)与圆柱体(3)的内侧壁相贴合接触；

转接板(5)在朝向圆柱体(3)内部的侧面上设置有一个径向孔点(11)，该径向孔点(11)用于代表圆柱体(3)上径向孔的位置。

10.如权利要求9所述的用于圆柱体径向孔的辅助定位测量装置，其特征在于，转接板(5)在径向孔定位轴(13)的两侧，还分别设置有一个辅助定位轴(12)。

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