CN211696410U - 一种激光准直多孔编码标志 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及激光测量技术领域，特别涉及一种激光准直多孔编码标志。其包括标志本体，标志本体上设有激光准直孔，激光准直孔的四周设有不少于两个编码孔，所有编码孔的中心与激光准直孔的中心有确定的几何关系。编码孔中包括一个第一类型的编码孔和多个第二类型的编码孔，测量时将其固定在待测物体上，扩束后的激光经过多个编码孔在CCD或者CMOS上成像，通过第一类型的编码孔后形成小圆，通过图像处理获得小圆圆心的位置，通过监测小圆圆心位置变化即可得到待测物的位置变化。这种多孔编码标志与传统的激光准直标志相比，这种多孔编码标志调整固定好后不需扳倒，消除了传统扳倒式波带板带来的重复性误差，提高了测量精度。

Description

一种激光准直多孔编码标志

技术领域

本实用新型涉及激光测量技术领域，特别涉及一种激光准直多孔编码标志。

背景技术

激光准直系统是近年来安全监测中常用的监测方法，如大坝变形的安全监测，其优点是能同时测量水平位移和垂直位移。影响激光准直测量精度有很多方面，比如高精度标志中心图像的获取与识别、高精度监测标志的设计与实现等，其中高精度激光准直标志是影响其精度的一个关键技术。

目前，国内外使用的激光准直标志主要为波带板(菲涅尔透镜)，长距离监测时需要在激光的光路上布置若干波带板监测点，为了使各个监测点不相互影响，波带板需要有扳倒机构，实现波带板的举起和扳倒，这必然会影响最终的测量精度，使得测量精度无法保证。

实用新型内容

为了解决现有技术中采用可扳倒的波带板进行激光准直测量时测量精度无法保证的技术问题。

一种激光准直多孔编码标志，包括标志本体，所述标志本体上设有激光准直孔，所述激光准直孔的四周设有不少于两个编码孔，激光准直孔与所述编码孔有确定的几何位置关系；

所述编码孔中包括一个第一类型的编码孔和多个第二类型的编码孔，所述第一类型的编码孔的孔径和所述第二类型的编码孔的孔径不同。

在一种实施例中，每个编码孔的中心到所述激光准直孔的中心的距离均相同。

在一种实施例中，任意相邻两个编码孔的中心与所述激光准直孔的连线所成的夹角均相同。

在一种实施例中，所述激光准直孔的四周设有四个编码孔，任意相邻两个编码孔的中心与所述激光准直孔的中心的连线所成的夹角均为90°。

在一种实施例中，所述激光准直孔的四周设有六个编码孔，任意相邻两个编码孔的中心与所述激光准直孔的中心的连线的夹角均为60°。

在一种实施例中，所述激光准直孔和编码孔均为圆孔，所述第一类型的编码孔的半径小于所述第二类型的编码孔的半径。

在一种实施例中，还包括标志底座，所述标志本体竖直安装在所述标志底座上，所述激光准直孔和编码孔均为水平方向的孔。

在一种实施例中，所述标志本体为一球拍状的板，所述激光准直孔和编码孔均设置在球拍的拍面，所述球拍的把手部分竖直设置在所述标志底座上。

在一种实施例中，所述标志底座上还设有固定孔，用于将标志底座固定在待测物体上。

在一种实施例中，所述编码孔的圆度要求为0.003微米。

在一种实施例中，所述标志本体的表面镀有一层黑色防反射膜；或者所述标志本体为通过发黑处理或者阳极化处理得到的黑色标志本体。

依据上述实施例的激光准直多孔编码标志，其包括标志本体，标志本体上设有激光准直孔，激光准直孔的四周设有不少于两个编码孔，每个编码孔的中心到激光准直孔的中心的距离均相同。编码孔中包括一个第一类型的编码孔和多个第二类型的编码孔，第一类型的编码孔的孔径小于第二类型的编码孔的孔径。测量时将其固定在待测物体上，扩束后的激光经过多个编码孔在CCD或者CMOS上成像，通过第一类型的编码孔后形成小圆，通过图像处理获得小圆圆心的位置，通过监测小圆圆心位置变化即可得到待测物的位置变化。

采用本实施例的多孔编码标志进行准直测量时，这种多孔编码标志与传统的激光准直标志(如波带板(菲涅尔透镜))相比，这种多孔编码标志调整固定好后不需扳倒，消除了传统扳倒式波带板带来的重复性误差，且多个标志同时使用时相互不影响，可实现所有监测点的一次性监测测量，同时获取监测点二维坐标值，效率大幅提高，特别适用于高精度激光测量和监测领域。

附图说明

图1为本申请一种实施例的四孔编码标志整体结构示意图；

图2为本申请一种实施例的四孔编码标志结构主视图；

图3为本申请一种实施例的4种四孔编码标志结构主视图；

图4为本申请另一种实施例的六孔编码标志整体结构示意图；

图5为本申请另一种实施例的六孔编码标志结构主视图；

图6为本申请另一种实施例的6种六孔编码标志结构主视图；

图7为本申请实施例的多个不同的编码标志组合使用示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。

在本实用新型实施例中，标志本体上设有一个激光准直孔，以该激光准直孔为基准，在其四周设有多个编码孔，编码孔中包括一个第一类型的编码孔和多个第二类型的编码孔，第一类型的编码孔的孔径小于第二类型的编码孔的孔径，为了更加方便和清楚的描述，以下实施例中，将第一类型的编码孔成为小编码孔，将第二类型的编码孔成为大编码孔，其中大小并没有限定含义，只是两者相对而言。

实施例一：

如图1和图2所示，本实施例提供一种激光准直多孔编码标志，其包括标志本体1和标志底座2，标志本体1上有4个编码孔，包括激光准直孔10、第一编码孔11、第二编码孔12、第三编码孔13和第四编码孔14；第一编码孔11、第二编码孔12、第三编码孔13和第四编码孔14与激光准直孔10的有确定的几何关系。具体的，四个编码孔的孔心与激光准直孔10的孔心有确定的几何关系。

该第一编码孔11、第二编码孔12、第三编码孔13和第四编码孔14均为圆孔，第二编码孔12、第三编码孔13和第四编码孔14的半径相同，且第一编码孔11的半径小于第二编码孔12、第三编码孔13和第四编码孔14的半径。同时，第一编码孔11、第二编码孔12、第三编码孔13和第四编码孔14的孔心(即中心)到激光准直孔10的距离均相同。

其中，为了方便测量，本实施例中任意相邻两个编码孔的中心与激光准直孔的中心的连线所成的夹角均为90°。

其中，本实施例的标志底座2上设有第一标志底座固定孔21和第二标志底座固定孔22，方便通过螺栓或者螺钉将该标志固定在待测物体上。

本实施例的标志本体1为一乒乓球拍状的板，激光准直孔10和编码孔均设置在球拍的拍面，球拍的把手部分竖直设置在标志底座2上，这样使得整体更加美观。在其他实施例中，标志本体1还可以设置为其他形状，并不限于本实施例提供的球拍状。

进一步地，本实施例的标志本体1材料为不锈钢2Cr13，厚度2mm。标志本体1分布有5个光孔，其中激光准直孔10在正中心，其孔径大小为2mm，围绕激光准直孔10均匀分布有4个编码孔，分别是第一编码孔11、第二编码孔12、第三编码孔13和第四编码孔14，其中第一编码孔11的直径为10mm，其余3个编码孔的直径相同，均为16mm，上述四个编码孔的圆度要求均为0.003微米，且上述第一编码孔11、第二编码孔12、第三编码孔13和第四编码孔14距离激光准直孔10的距离相等，均是20mm。

如图3所示，通过交换第一编码孔11与其余三个编码孔的位置，总共可得到4种不同形式的四孔编码标志，四孔编码标志可以单独使用，也可以组合多个不同四孔编码标志同时使用。多个不同的四孔编码标志同时使用时各个标志相互不影响。

另外，为了减少激光反射，本实施例的标志本体的表面镀有一层黑色防反射膜，或者标志本体为通过发黑处理或者阳极化处理得到的黑色标志本体。

扩束后的激光经过四孔编码标志在CCD或者CMOS上成像，通过小编码孔11后形成小圆，通过图像处理获得小圆圆心的位置，通过监测小圆圆心位置变化即可得到待测物的位置变化。当多个标志同时使用时，各标志上的小编码孔均可在CCD或者CMOS上成像，通过监测各小编码孔圆心位置变化即可得到各待测物的位置变化。

实施例二：

如图4和图5所示，本实施例提供一种激光准直六孔孔编码标志，包括标志本体1和标志底座2。其中，在标志本体1上有7个光孔，包括激光准直孔10、第一编码孔11、第二编码孔12、第三编码孔13、第四编码孔14、第五编码孔15和第六编码孔16；六个编码孔的孔心到激光准直孔10的孔心的距离均相同，第一编码孔11的半径小于其余五个编码孔的半径，其余五个编码孔的半径均相同。

其中，为了方便测量，任意相邻两个编码孔的中心与激光准直孔10的中心的连线的夹角均为60°。

其中，本实施例的标志底座2上设有第一标志底座固定孔21和第二标志底座固定孔22，方便通过螺栓或者螺钉将该标志固定在待测物体上。

进一步地，本实施例的标志本体1材料为不锈钢2Cr13，厚度2mm。标志本体1分布有7个光孔，其中激光准直孔10在正中心，其孔径大小为2mm，围绕激光准直孔10均匀分布有6个编码孔，分别是第一编码孔11、第二编码孔12、第三编码孔13、第四编码孔14、第五编码孔15和第六编码孔16，其中第一编码孔11的直径为8mm，其余5个编码孔的直径相同，均为12mm，上述六个编码孔的圆度要求均为0.003微米，且上述6个编码孔距离激光准直孔10的距离相等，均是20mm。

如图6所示，通过交换第一编码孔11与其余五个编码孔的位置，总共可以得到6种六孔编码标志，六孔编码标志可以单独使用，也可以组合多个六孔编码标志同时使用。多个六孔编码标志同时使用时各个标志相互不影响。

如图7，当采用如图6所示的六种编码标志同时测量多个物体时，六个编码标志一起使用时，彼此互不影响。首先对六个多孔编码标志进行标定，分别获取其标定值，根据标定值将六个多孔编码标志的激光准直孔的孔心调整至一条光路上，使得所有编码标志上的在相同时钟方向上的编码孔均在同一光路上，并且每个光路上只经过一个第一类型的编码。然后利用激光跟踪仪和标定值将标志中心孔准直调整到与激光束中心同心，最后通过标志底座固定孔将标志固定在待测物上。6个待测物上安放六孔标志处有一套电动调节机构，可以实现对标志高低和横向的调节。如图7，本实施例中，将六孔编码标志41、六孔编码标志42、六孔编码标志43、六孔编码标志44、六孔编码标志45和六孔编码标志46分别固定在六个待测物体上。在同一光路上，光束只会经过一个六孔编码标志上的小编码孔，其余经过另外五个六孔编码标志上的大编码孔，这样最终只有小编码孔和激光准直孔可以在CCD(CMOS)上成像，形成六个大小相同圆形光斑，光斑中心点位置变化可反映对应的编码标志所在待测物的位置变化。

测量时，固定完成后开启氦氖激光器，氦氖激光器发出的激光经过衰减片、激光扩束镜和反射镜后获得一束发射度较小的平行光束。氦氖激光器未经扩束的光斑直径为0.63mm，为了使所有六孔编码标志的编码孔能完全在CCD(CMOS)60上成像，激光经过80倍激光扩束镜后得到的激光光束径为50.4mm，大于编码孔外轮廓直径46mm。

光束经过六个多孔编码标志和最终会在CCD(CMOS)成7个圆形光斑，其中包括6个编码孔圆形光斑和1个激光准直孔光斑，其中6个编码孔圆形光斑直径相同，通过图像识别和提取技术获得6个编码孔圆形光斑和1个激光准直孔光斑中心的二维平面坐标，通过监测6个编码孔圆形光斑的二维平面坐标变化即可得到6个待测物的位置变化。

本实施例的测量方法与传统的波带板相比，测量时这种多孔编码标志调整固定好后不需扳倒或者翻转，从而避免了扳倒式机构或者翻转式机构带来的重复性误差，因此可大幅提高精度，且各标志相互不影响，可实现所有监测点的一次性监测测量，同时获取监测点二维坐标值，大大提高了工作效率，特别适用于高精度激光在线准直测量领域。

扩束后的激光经过本实施例的六孔编码标志在CCD或者CMOS上成像，通过第一编码孔11后形成小圆，通过图像处理获得小圆圆心的位置，通过监测小圆圆心位置变化即可得到待测物的位置变化。当多个标志同时使用时，各标志上的小编码孔均可在CCD或者CMOS上成像，通过监测各小编码孔圆心位置变化即可得到各待测物的位置变化。

另外，本实施例的编码孔个数并不限于实施例一和实施例二提供的四孔和六孔的形式，在其他实施例中还可以根据需要设置其他数目的编码孔，并且编码孔也不一定需要沿着圆周均匀分布，即任意相邻两个编码孔的中心与所述激光准直孔的连线所成的夹角无须均相同。

本实施例的多孔编码标志与传统的激光准直标志(如波带板(菲涅尔透镜))相比，这种多孔编码标志调整固定好后不需扳倒，消除了传统扳倒式波带板带来的重复性误差，且多个标志同时使用时相互不影响，可实现所有监测点的一次性监测测量，同时获取监测点二维坐标值，效率大幅提高，特别适用于高精度激光测量和监测领域。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种激光准直多孔编码标志，其特征在于，包括标志本体，所述标志本体上设有激光准直孔，所述激光准直孔的四周设有不少于两个编码孔，所述激光准直孔与所述编码孔有确定的几何位置关系；

所述编码孔中包括一个第一类型的编码孔和多个第二类型的编码孔，所述第一类型的编码孔的孔径和所述第二类型的编码孔的孔径不同。

2.如权利要求1所述的多孔编码标志，其特征在于，每个编码孔的中心到所述激光准直孔的中心的距离均相同。

3.如权利要求1所述的多孔编码标志，其特征在于，任意相邻两个编码孔的中心与所述激光准直孔的连线所成的夹角均相同。

4.如权利要求1所述的多孔编码标志，其特征在于，所述激光准直孔的四周设有四个编码孔，任意相邻两个编码孔的中心与所述激光准直孔的中心的连线所成的夹角均为90°。

5.如权利要求1所述的多孔编码标志，其特征在于，所述激光准直孔的四周设有六个编码孔，任意相邻两个编码孔的中心与所述激光准直孔的中心的连线的夹角均为60°。

6.如权利要求1-5任一项所述的多孔编码标志，其特征在于，所述激光准直孔和编码孔均为圆孔，所述第一类型的编码孔的半径小于所述第二类型的编码孔的半径。

7.如权利要求1所述的多孔编码标志，其特征在于，还包括标志底座，所述标志本体竖直安装在所述标志底座上，所述激光准直孔和编码孔均为水平方向的孔；

所述标志本体为一球拍状的板，所述激光准直孔和编码孔均设置在球拍的拍面，所述球拍的把手部分竖直设置在所述标志底座上。

8.如权利要求7所述的多孔编码标志，其特征在于，所述标志底座上还设有固定孔，用于将标志底座固定在待测物体上。

9.如权利要求1所述的多孔编码标志，其特征在于，所述编码孔的圆度要求为0.003微米。

10.如权利要求1所述的多孔编码标志，其特征在于，所述标志本体的表面镀有一层黑色防反射膜；或者所述标志本体为通过发黑处理或者阳极化处理得到的黑色标志本体。

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