CN216791147U - 测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种测量装置，包括：基座；转台，设于基座相上，可相对基座旋转；拉线编码器，设于转台上，包括拉线；滑轮组件，设于转台上，与拉线接触；靶件，与拉线相连接。本实用新型实施例通过拉线编码器实现空间位置的测量，无需设置昂贵的光学测量装置或无线信号装置，也无需在空间内固定大体积的测量桩，一方面降低了空间位置测量的实现成本，另一方面降低了空间位置测量设备的架设难度，降低了空间测量的门槛，提高了空间测量效率。

Description

测量装置

技术领域

本实用新型涉及空间测量技术领域，具体而言，涉及一种测量装置。

背景技术

在相关技术中，对空间位置的测量，主要基于光学设备和无线信号设备，如经纬仪、激光跟踪仪、室内GPS(Global Positioning System，全球定位系统)定位系统等，这些设备需要安装在特定的位置，架设不灵活，且价格昂贵。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本实用新型的提出一种测量装置。

有鉴于此，本实用新型提供了一种测量装置，包括：基座；转台，设于基座相上，可相对基座旋转；拉线编码器，设于转台上，包括拉线；滑轮组件，设于转台上，与拉线接触；靶件，与拉线相连接。

在该技术方案中，测量装置包括基座和转台，其中，转台能够相对基座旋转。转台上设置有拉线编码器，拉线编码器的拉线被滑轮组件张紧后，与靶件相连接。

在通过本实用新型提供的测量装置对物体的空间位置进行测量时，仅需将靶件固定在所需测量的物体上，并保持引线处于张紧状态。此时，根据拉线编码器的读数，和转台的转动角度，能够确定出靶件，也即物体在空间三维坐标系，如球坐标系中的坐标值，从而确定出物体的空间位置。

当物体的空间位置发生变化时，在靶件和引线的作用下，拉线编码器的读数和转台的转动角度同步发生变化，因此，物体在三维空间坐标系中的坐标值也随之变化，从而能够反映出物体的空间位置的变化。

具体地，基座为平台基座，基座的台面可通过调整支架等方式，使基座的台面尽可能保持水平，并使该台面的轴线尽可能垂直于水平面。拉线编码器的拉线向第一方向延伸，并部分缠绕在滑轮组件的滑轮上，在滑轮的作用下改变方向后，末端与靶件相连。其中，拉线编码器内部包括拉簧结构，因此拉线编码器的拉线在拉出后，会在拉簧的引导下，收到向内收回的拉力。

此时，将靶件固定在被测物体之后，拉线会在该向内回收的拉力的作用下，保持张紧状态。当被测物体发生移动时，滑轮组件与靶件之间的拉线与水平面之间的夹角，随靶件的移动而产生变化，此时，滑轮组件能够避免角度变化导致拉线长度的变化，从而使拉线编码器测得的数值，能够准确表达靶件中心与滑轮组件轴线的距离，从而保证空间坐标计算的准确程度。

本实用新型实施例通过在能够水平旋转的转台上设置拉线编码器，并通过滑轮组件，将拉线编码器的拉线与靶件相连接，通过将靶件固定在被测物体上，即可确定出被测物体的三维空间坐标，从而得到在空间中的位置信息。通过拉线编码器实现空间位置的测量，无需设置昂贵的光学测量装置或无线信号装置，也无需在空间内固定大体积的测量桩，一方面降低了空间位置测量的实现成本，另一方面降低了空间位置测量设备的架设难度，降低了空间测量的门槛，提高了空间测量效率。

另外，本实用新型提供的上述技术方案中的测量设备还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，测量设备还包括：旋转编码器，设于基座，与转台相连接。

在该技术方案中，测量设备上设置有旋转编码器，该旋转编码器具体设置在基座上，其测量轴与转台相连接。当转台相对于基座发生转动时，旋转编码器的测量周在转台的带动下同步旋转，此时旋转编码器即可测量到转台绕基座中心轴线旋转的角度。

具体地，对拉线编码器和旋转编码器的零点位置进行设置，其中，当拉线编码器和旋转编码器的读数为零点读数时，靶件位于零点位置。当靶件被固定到被测物体上时，在拉线的拉力作用下，转台相对基座的中心轴线转动，同时部分拉线被向外拉出拉线编码器，直至达到平衡。此时，根据拉线编码器的读数，确定距离，同时根据旋转编码器的读数，确定角度，进而能够计算出靶件在空间三维坐标系中的坐标值，该坐标值即被测物体在空间中的位置，实现了低成本、高效率的空间位置测量。

在上述任一技术方案中，滑轮组件包括：支架，设于转台上；滑轮，与支架相连接，拉线绕设于滑轮。

在该技术方案中，滑轮组件包括支架，支架上设置有滑轮。具体地，滑轮为定滑轮，通过轴承与支架相连接，并能够在轴承的作用下，相对支架旋转。拉线绕设在滑轮上，并通过滑轮改变拉线的延伸方向。拉线在张力的作用下紧贴滑轮上对应设置的滑槽，当拉线受力伸长或缩短时，拉线在摩擦力的作用下，带动滑轮转动，从而保证拉线的延伸方向不会产生偏离，提高拉线编码器读数的准确度。

在上述任一技术方案中，测量装置还包括：旋转臂，设于转台上，支架与旋转臂相连接。

在该技术方案中，测量装置的转台上设置有旋转臂，旋转臂为臂架结构，旋转臂的一端朝向拉线编码器设置，旋转臂的另一端背离拉线编码器设置。滑轮组件设置在旋转臂上，具体地，滑轮组件包括支架，支架与旋转臂相连接，拉线传感器的拉线伸出后，沿着旋转臂的伸出方向延伸，并绕设在滑轮组件的滑轮上，从而保持张紧状态。

其中，旋转臂能够与转台同步绕基座的中心轴线转动。通过设置旋转臂延伸拉线和靶件的位置，能够使测量装置能够测量的空间范围更大，从而适应更多的测量场景，提高测量装置的泛用性。

在上述任一技术方案中，拉线编码器包括：第一拉线编码器，设于旋转臂的第一侧，包括第一拉线；第二拉线编码器，设于旋转臂的第二侧，包括第二拉线。

在该技术方案中，拉线编码器的设施数量为两个，分别为第一拉线编码器，和第二拉线编码器。第一拉线编码器和第二拉线编码器分别设置于旋转臂的两侧，即旋转臂的一端位于两个拉线编码器的中间。

其中，第一拉线编码器包括第一拉线，能够测量滑轮组件到靶件中心的第一距离，第二拉线编码器包括第二拉线，能够测量滑轮组件到靶件中心的第二距离，通过第一距离、第二距离和旋转编码器测得的，旋转台绕基座中心轴线旋转的角度，能够准确计算出靶件在三维空间坐标系下的坐标值，从而确定出被测物体的空间位置，实现了低成本、高效率的空间位置测量方案。

在上述任一技术方案中，滑轮组件包括：第一滑轮组件，设于旋转臂的第一端，第一拉线绕设于第一滑轮组件；第二滑轮组件，设于旋转臂的第二端，第二拉线绕设于第二滑轮组件。

在该技术方案中，滑轮组件的设置数量为两个，分别为第一滑轮组件和第二滑轮组件，其中，第一滑轮组件与第一拉线编码器对应设置，第一拉线编码器的第一拉线绕设在第一滑轮组件的滑轮上，第二滑轮组件与第二拉线编码器对应设置，第二拉线编码器的第二拉线绕设在第二滑轮组件的滑轮上。

具体地，通过滑轮组件和编码器的组合使用，使得第一拉线编码器的读数能够准确反应靶件的中心与第一滑轮组件的轴心的距离，第二拉线编码器的读数能够准确反应靶件的中心与第二滑轮组件的轴心的距离，从而实现对被测物体的空间位置的准确测量。

在上述任一技术方案中，滑轮包括：第一轮体，设于支架的第一端；轴体，设于支架的第二端；第二轮体，与轴体相连接，可相对支架旋转；其中，拉线依次绕过第一轮体和第二轮体。

在该技术方案中，滑轮组件包括滑轮，滑轮具体包括第一轮体和第二轮体。其中，第一轮体设置在滑轮组件的支架的一端，第一轮体为定滑轮，用于将拉线编码器的拉线延伸方向调整为朝向第二轮体延伸。第二轮体设置在滑轮组件的另一端，第二轮体同为定滑轮，用于将拉线编码器的延伸方向进一步调整为朝向靶件延伸。

拉线首先绕设在第一轮体上，通过第一轮体改变绕线的延伸风向，使绕线朝向第二轮体延伸。然后，绕线进一步绕设在第二轮体上，通过第二轮体，将绕线的延伸方向引导为朝向靶件延伸。

其中，滑轮包括能够相对支架旋转的轴体，第二轮体与轴体相连接，在轴体的带动向，第二轮体整体能够以垂直于第二轮体的轴线的方向，相对支架旋转。因此，当被测物体的位置发生变化，如被测物体相对测量装置的角度发生变化时，通过轴体带动第二轮体旋转，从而使第二轮体的导向方向始终朝向靶件，也即朝向被测物体，从而使被测物体的方向发生变化时，拉线传感器的拉线伸出长度不会发生变化，因此能够有效提高测量装置的测量精度。

在上述任一技术方案中，第二轮体包括：导向轮，拉线绕设于导向轮；限位轮，与导向轮相接触，拉线位于限位轮和导向轮之间。

在该技术方案中，第二轮体具体包括导向轮和限位轮，其中，导向轮和限位轮相接设置，拉线在绕设在导向轮之后，被导向轮和限位轮夹在中间。其中，由于第二轮体能够在轴体的作用下相对支架旋转，从而使导向轮的导向方向始终指向靶件的空间位置。

因此，当靶件的位置随被测物体的位置改变而移动时，拉线的延伸方向随靶件的位置移动而改变，此时，拉线会带动第二轮体整体绕轴体旋转，从而使导向轮的导向方向指向靶件。为保证在第二轮体旋转过程中，拉线不会脱离导向轮，本实用新型实施例设置了限位轮，通过限位轮限定拉线相对导向轮的位置，防止拉线脱落。

其中，在一些实施方式中，导向轮的轮圈上设置有导向槽，拉线位于导向槽内，限位轮的轮圈为实心轮圈，或限位轮的轮圈上设置有与导向槽的开口宽度相匹配的凸起，该凸起至少部分嵌入导向槽内，从而将拉线限制在导向槽内部，防止拉线脱出，从而提高了测量装置的使用可靠性。

在上述任一技术方案中，转台包括：转环，设于基座上，拉线编码器绕转环转动；转轴，穿设于转环内，与转环同轴设置，与旋转编码器相连接。

在该技术方案中，转台上设置有转环，转换与基座固定相连，当转台带动旋转臂和拉线编码器转动时，转环保持与基座的位置固定，不会随着转台一同旋转。

转台上设置有转轴，转轴传设在转环内，并与转环同轴设置。同时，转轴与拉线编码器和旋转臂相连接，当靶件在被测物体的带动下发生运动时，靶件给予拉线一个拉力，在这个拉力的作用下，旋转臂和拉线编码器被同步拉动旋转，从而使拉线的延伸方向指向靶件的位置。

在该过程中，旋转臂和拉线编码器在转轴的作用下同步绕转换转动，在转动过程中，旋转臂和拉线编码器的相对位置保持不变，因此换轮组件与拉线编码器之间的相对位置也保持不变，从而保证拉线编码器的读数能够准确反应靶件，也即被测物体的空间距离。

同时，旋转编码器的测量轴与转轴相连接，当转台、旋转臂和拉线编码器在转轴的作用下绕转环转动时，转轴同步带动旋转编码器的测量轴转动，此时旋转编码器能够准确读出转台相对基座中心轴转动的角度值，根据转动编码器的读数，即转动的角度值，和拉线编码器的读数，即靶件的距离值，能够计算出靶件在三维空间坐标系下的坐标值，从而反映出被测物体的空间位置，实现了低成本、高效率的空间位置测量方案。

在上述任一技术方案中，转环为导电转环；拉线编码器还包括：电刷，电刷与转环相接触。

在该技术方案中，在测量装置工作的过程中，拉线编码器实时读取拉线读数，从而输出对应的读数数据给计算机，计算机通过预设的计算程序，根据拉线编码器和旋转编码器的读数，计算靶件在三维空间坐标系下的坐标值。

其中，旋转编码器是固定在基座上的，因此可以通过数据连接线与计算机进行数据指令交互。而拉线编码器会随转台、旋转臂一通旋转，因此如果通过相同的数据连接线与计算机进行数据连接，在拉线编码器旋转的过程中，数据连接线可能会产生线缆疲劳，导致数据连接线出现断裂，最终造成数据丢失、数据连接断开等问题。

本实用新型实施例为了保证数据连接的稳定性，将拉线编码器的数据输出接口设置为电刷，并设置转换为导电转环，如金属转环。电刷与导电转环相接触，在一些实施方式中，电刷与拉线编码器之间设置弹性件，在弹性件的作用下，电刷被施加有朝向导电转环的力，从而保证电刷与导电转环之间的连接紧密。

拉线编码器转动过程中，电刷随拉线编码器一同绕导电转环转动，因此电刷总是与导电转环紧密接触。因此，拉线编码器输出的读数信号，经电刷传递到导电转环上，并经过导电转环输出给计算机，由于导电转环是固定设置，因此不会产生疲劳，能够保证拉线编码器读数信号输出的稳定性，防止数据丢失，提高了测量装置的可靠性和稳定性。

在上述任一技术方案中，测量装置还包括：接线端口，与转环相连接。

在该技术方案中，测量装置上设置有接线端口，接线端口与转环相连接，且接线端口与转环电连接。其中，拉线编码器工作过程中，拉线编码器输出的读数信号，经电刷传递到导电转环上，并经导电转环汇集到接线接口上。计算机通过数据线缆与接线接口相连接，从而接收到拉线编码器的读数数据，实现对被测物体的空间位置的准确测量。

其中，接线端口为标准格式的接线端口，其中可以设置对应的数据芯片，从而实现标准格式，如USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)端口输出，或RS232端口输出，从而支持更多的应用场景，提高测量设备的便利性。

在上述任一技术方案中，靶件包括挂钩，拉线的末端设有挂环，挂环套设于挂钩。

在该技术方案中，靶件上设置有挂钩，拉线编码器的拉线的末端，设置有能够与挂钩相连接，从而实现将靶件固定在拉线末端的挂环。在需要对物体的空间位置进行测量时，将靶件固定在被测物体上，然后将拉线编码器的拉线拉出，并将拉线末端的套环套设在靶件上的挂钩上，从而快速完成测量装置与被测物体的连接，之后，被测物体在运动过程中，能够通过拉线编码器的读数和旋转编码器的读数，计算出靶件，也即被测物体在三维空间坐标系下的坐标值，实现低成本、高效率的空间位置测量。

在上述任一技术方案中，靶件为球形靶件，测量装置还包括：球窝定位部，设于旋转臂，球窝定位部的内径与靶件的直径相同。

在该技术方案中，在通过测量装置，对被测物体的空间位置进行测量前，需要对拉线传感器、旋转传感器进行置零。在拉线传感器、旋转传感器的读数处于零点时，靶件的位置应当处于原点位置。

具体地，为实现靶件的快装快拆，靶件的形状设置为球形。测量装置上设置有用于标记靶件的原点的定位部，该定位部的形状为球窝形状，且球窝定位部的内径，与球形靶件的直径相同，因此，在将球形靶件放置到球窝定位部之后，球形靶件与球窝定位部过盈配合，此时球形靶件被固定在球窝定位部内，从而实现对测量装置的置零初始化。

当置零初始化结束后，沿球窝定位部的开口方向，可方便、快速的取出球形靶件。

能够理解的是，在将球形靶件固定在被测物体上时，可以在被测物体上首先固定与球窝定位部相同的球窝结构，如通过扎带、螺丝连接、粘合剂等方式，将该球窝结构固定在被测物体的中心位置或其他上，其中，球窝结构可以设置多个，从而对被测物体的不同位置的空间坐标进行计算。

在需要测量时，仅需将球形靶件卡接入对应的球窝结构，即可实现球形靶件与被测物体的连接固定，能够有效提高测量效率。

在上述任一技术方案中，基座包括：底板，转台设于底板上；支脚，与底板相连接。

在该技术方案中，测量装置的基座包括底板和支脚。其中，底板为基座的主体部分，用于承载转台。转台以及转台上的拉线编码器、旋转臂等结构，均位于底板上。

底板下设置有支脚，支脚用于支撑底板，其中，支脚的数量为多个，且每个支脚的高度均可调节，通过调节不同支脚的高度，使得测量装置在设置在不同平面上时，底板和底板上的转台总是能够保证水平，从而提高测量设备的测量准确度。

在上述任一技术方案中，底板为圆形底板；第一拉线和第二拉线所在的公共面穿过底板的轴线。

在该技术方案中，底板具体为圆形底板，过底板的圆心，且垂直于底板所在平面的线为底板的轴线，也即基座的中心轴线。第一拉线和第二拉线相交于靶件，因此，第一拉线和第二拉线能够确定一个公共面，该公共面与底板的轴线相交，也即与基座的中心轴线相交。

具体地，第一滑轮组件的第一轮体记为旋转滑轮A，第二滑轮组件的第一轮体记为旋转滑轮B，设定坐标系O1为以底板为基准的坐标系，坐标系O1的Z轴为Z1轴，具体为底板的轴线，其原点为O1。设定坐标系O2为以旋转臂为基准的坐标系，坐标系O2的X轴为X2轴，具体为旋转滑轮A的轴线，其原点O2为垂直于X2轴且经过Z1轴的平面与X2轴的交点，其Z轴为Z2轴，且Z2轴与Z1轴平行，相同点在两个坐标系中的Z坐标值相等。

因此可知，坐标系O2的X轴，即X2轴相对于坐标系O1的X轴，即X1夹角为θ。因此，对于一个空间点位B，点B在坐标系O1坐标系中的坐标值为：(x1，y1，za)，点B在坐标系O2中的坐标值为：(x2，y2，za)。

其中，x1和y1满足有如下关系：

x1＝(y2+O1O2)×sinθ＝(ρ×cosΦ+O1O2)×sinθ；-----式(1)

y1＝(y2+O1O2)×cosθ＝(ρ×cosΦ+O1O2)×cosθ；---式(2)

za＝ρ×sinΦ；--------------------------------------式(3)

式(1)、(2)中，Φ＝α-β，α和β可根据第一拉线编码器的读数和第二拉线编码器的读数，利用余弦定理及反三角函数求得，O1O2是坐标系O1的原点到坐标系O2的原点的直线距离，θ角为旋转编码器测得的旋转臂转过的角度，从而求得球形靶件的球心在坐标系O1中的坐标值，得到被测物体的空间位置。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的测量装置的结构示意图之一；

图2示出了根据本实用新型的一个实施例的测量装置的结构示意图之二；

图3示出了根据本实用新型的一个实施例的测量装置的结构示意图之三；

图4示出了根据本实用新型的一个实施例的测量装置的结构示意图之四；

图5示出了根据本实用新型的一个实施例的测量装置的计算示意图。

附图标记：

100测量装置，102基座，1022底板，1024支脚，104转台，1042转环，1044转轴，1046接线端口，106旋转臂，108球窝定位部，110旋转编码器；

200拉线编码器，202第一拉线编码器，2022第一拉线，204第二拉线编码器，2042第二拉线，2044电刷；

300滑轮组件，302支架，304滑轮，306第一轮体，308轴体，310第二轮体，312导向轮，314限位轮，316第一滑轮组件，318第二滑轮组件；

400靶件，402挂钩。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图5描述根据本实用新型一些实施例所述测量装置。

在本实用新型的一些实施例中，提供了一种测量装置，如图1和图2所示，测量装置100包括：基座102；转台104，设于基座102相上，可相对基座102旋转；拉线编码器200，设于转台104上，包括拉线；滑轮组件300，设于转台104上，与拉线接触；靶件400，与拉线相连接。

在本实用新型实施例中，测量装置100包括基座102和转台104，其中，转台104能够相对基座102旋转。转台104上设置有拉线编码器200，拉线编码器200的拉线被滑轮组件300张紧后，与靶件400相连接。

在通过本实用新型提供的测量装置100对物体的空间位置进行测量时，仅需将靶件400固定在所需测量的物体上，并保持引线处于张紧状态。此时，根据拉线编码器200的读数，和转台104的转动角度，能够确定出靶件400，也即物体在空间三维坐标系，如球坐标系中的坐标值，从而确定出物体的空间位置。

当物体的空间位置发生变化时，在靶件400和引线的作用下，拉线编码器200的读数和转台104的转动角度同步发生变化，因此，物体在三维空间坐标系中的坐标值也随之变化，从而能够反映出物体的空间位置的变化。

具体地，基座102为平台基座102，基座102的台面可通过调整支架302等方式，使基座102的台面尽可能保持水平，并使该台面的轴线尽可能垂直于水平面。拉线编码器200的拉线向第一方向延伸，并部分缠绕在滑轮组件300的滑轮304上，在滑轮304的作用下改变方向后，末端与靶件400相连。其中，拉线编码器200内部包括拉簧结构，因此拉线编码器200的拉线在拉出后，会在拉簧的引导下，收到向内收回的拉力。

此时，将靶件400固定在被测物体之后，拉线会在该向内回收的拉力的作用下，保持张紧状态。当被测物体发生移动时，滑轮组件300与靶件400之间的拉线与水平面之间的夹角，随靶件400的移动而产生变化，此时，滑轮组件300能够避免角度变化导致拉线长度的变化，从而使拉线编码器200测得的数值，能够准确表达靶件400中心与滑轮组件300轴线的距离，从而保证空间坐标计算的准确程度。

本实用新型实施例通过在能够水平旋转的转台104上设置拉线编码器200，并通过滑轮组件300，将拉线编码器200的拉线与靶件400相连接，通过将靶件400固定在被测物体上，即可确定出被测物体的三维空间坐标，从而得到在空间中的位置信息。通过拉线编码器200实现空间位置的测量，无需设置昂贵的光学测量装置100或无线信号装置，也无需在空间内固定大体积的测量桩，一方面降低了空间位置测量的实现成本，另一方面降低了空间位置测量设备的架设难度，降低了空间测量的门槛，提高了空间测量效率。

在本实用新型的一些实施例中，如图1和图2所示，测量设备还包括：旋转编码器110，设于基座102，与转台104相连接。

在本实用新型实施例中，测量设备上设置有旋转编码器110，该旋转编码器110具体设置在基座102上，其测量轴与转台104相连接。当转台104相对于基座102发生转动时，旋转编码器110的测量周在转台104的带动下同步旋转，此时旋转编码器110即可测量到转台104绕基座102中心轴线旋转的角度。

具体地，对拉线编码器200和旋转编码器110的零点位置进行设置，其中，当拉线编码器200和旋转编码器110的读数为零点读数时，靶件400位于零点位置。当靶件400被固定到被测物体上时，在拉线的拉力作用下，转台104相对基座102的中心轴线转动，同时部分拉线被向外拉出拉线编码器200，直至达到平衡。此时，根据拉线编码器200的读数，确定距离，同时根据旋转编码器110的读数，确定角度，进而能够计算出靶件400在空间三维坐标系中的坐标值，该坐标值即被测物体在空间中的位置，实现了低成本、高效率的空间位置测量。

在本实用新型的一些实施例中，如图2和图3所示，滑轮组件300包括：支架302，设于转台104上；滑轮304，与支架302相连接，拉线绕设于滑轮304。

在本实用新型实施例中，滑轮组件300包括支架302，支架302上设置有滑轮304。具体地，滑轮304为定滑轮304，通过轴承与支架302相连接，并能够在轴承的作用下，相对支架302旋转。拉线绕设在滑轮304上，并通过滑轮304改变拉线的延伸方向。拉线在张力的作用下紧贴滑轮304上对应设置的滑槽，当拉线受力伸长或缩短时，拉线在摩擦力的作用下，带动滑轮304转动，从而保证拉线的延伸方向不会产生偏离，提高拉线编码器200读数的准确度。

在本实用新型的一些实施例中，如图1和图2所示，测量装置100还包括：旋转臂106，设于转台104上，支架302与旋转臂106相连接。

在本实用新型实施例中，测量装置100的转台104上设置有旋转臂106，旋转臂106为臂架结构，旋转臂106的一端朝向拉线编码器200设置，旋转臂106的另一端背离拉线编码器200设置。滑轮组件300设置在旋转臂106上，具体地，滑轮组件300包括支架302，支架302与旋转臂106相连接，拉线传感器的拉线伸出后，沿着旋转臂106的伸出方向延伸，并绕设在滑轮组件300的滑轮304上，从而保持张紧状态。

其中，旋转臂106能够与转台104同步绕基座102的中心轴线转动。通过设置旋转臂106延伸拉线和靶件400的位置，能够使测量装置100能够测量的空间范围更大，从而适应更多的测量场景，提高测量装置100的泛用性。

在本实用新型的一些实施例中，如图1和图2所示，拉线编码器200包括：第一拉线编码器202，设于旋转臂106的第一侧，包括第一拉线2022；第二拉线编码器204，设于旋转臂106的第二侧，包括第二拉线2042。

在本实用新型实施例中，拉线编码器200的设施数量为两个，分别为第一拉线编码器202，和第二拉线编码器204。第一拉线编码器202和第二拉线编码器204分别设置于旋转臂106的两侧，即旋转臂106的一端位于两个拉线编码器200的中间。

其中，第一拉线编码器202包括第一拉线2022，能够测量滑轮组件300到靶件400中心的第一距离，第二拉线编码器204包括第二拉线2042，能够测量滑轮组件300到靶件400中心的第二距离，通过第一距离、第二距离和旋转编码器110测得的，旋转台104绕基座102中心轴线旋转的角度，能够准确计算出靶件400在三维空间坐标系下的坐标值，从而确定出被测物体的空间位置，实现了低成本、高效率的空间位置测量方案。

在本实用新型的一些实施例中，如图3所示，滑轮组件300包括：第一滑轮组件316，设于旋转臂106的第一端，第一拉线2022绕设于第一滑轮组件316；第二滑轮组件318，设于旋转臂106的第二端，第二拉线2042绕设于第二滑轮组件318。

在本实用新型实施例中，滑轮组件300的设置数量为两个，分别为第一滑轮组件316和第二滑轮组件318，其中，第一滑轮组件316与第一拉线编码器202对应设置，第一拉线编码器202的第一拉线2022绕设在第一滑轮组件316的滑轮304上，第二滑轮组件318与第二拉线编码器204对应设置，第二拉线编码器204的第二拉线2042绕设在第二滑轮组件318的滑轮304上。

具体地，通过滑轮组件300和编码器的组合使用，使得第一拉线编码器202的读数能够准确反应靶件400的中心与第一滑轮组件316的轴心的距离，第二拉线编码器204的读数能够准确反应靶件400的中心与第二滑轮组件318的轴心的距离，从而实现对被测物体的空间位置的准确测量。

在本实用新型的一些实施例中，如图3所示，滑轮304包括：第一轮体306，设于支架302的第一端；轴体308，设于支架302的第二端；第二轮体310，与轴体308相连接，可相对支架302旋转；其中，拉线依次绕过第一轮体306和第二轮体310。

在本实用新型实施例中，滑轮组件300包括滑轮304，滑轮304具体包括第一轮体306和第二轮体310。其中，第一轮体306设置在滑轮组件300的支架302的一端，第一轮体306为定滑轮304，用于将拉线编码器200的拉线延伸方向调整为朝向第二轮体310延伸。第二轮体310设置在滑轮组件300的另一端，第二轮体310同为定滑轮304，用于将拉线编码器200的延伸方向进一步调整为朝向靶件400延伸。

拉线首先绕设在第一轮体306上，通过第一轮体306改变绕线的延伸风向，使绕线朝向第二轮体310延伸。然后，绕线进一步绕设在第二轮体310上，通过第二轮体310，将绕线的延伸方向引导为朝向靶件400延伸。

其中，滑轮304包括能够相对支架302旋转的轴体308，第二轮体310与轴体308相连接，在轴体308的带动向，第二轮体310整体能够以垂直于第二轮体310的轴线的方向，相对支架302旋转。因此，当被测物体的位置发生变化，如被测物体相对测量装置100的角度发生变化时，通过轴体308带动第二轮体310旋转，从而使第二轮体310的导向方向始终朝向靶件400，也即朝向被测物体，从而使被测物体的方向发生变化时，拉线传感器的拉线伸出长度不会发生变化，因此能够有效提高测量装置100的测量精度。

在本实用新型的一些实施例中，如图3所示，第二轮体310包括：导向轮312，拉线绕设于导向轮312；限位轮314，与导向轮312相接触，拉线位于限位轮314和导向轮312之间。

在本实用新型实施例中，第二轮体310具体包括导向轮312和限位轮314，其中，导向轮312和限位轮314相接设置，拉线在绕设在导向轮312之后，被导向轮312和限位轮314夹在中间。其中，由于第二轮体310能够在轴体308的作用下相对支架302旋转，从而使导向轮312的导向方向始终指向靶件400的空间位置。

因此，当靶件400的位置随被测物体的位置改变而移动时，拉线的延伸方向随靶件400的位置移动而改变，此时，拉线会带动第二轮体310整体绕轴体308旋转，从而使导向轮312的导向方向指向靶件400。为保证在第二轮体310旋转过程中，拉线不会脱离导向轮312，本实用新型实施例设置了限位轮314，通过限位轮314限定拉线相对导向轮312的位置，防止拉线脱落。

其中，在一些实施方式中，导向轮312的轮圈上设置有导向槽，拉线位于导向槽内，限位轮314的轮圈为实心轮圈，或限位轮314的轮圈上设置有与导向槽的开口宽度相匹配的凸起，该凸起至少部分嵌入导向槽内，从而将拉线限制在导向槽内部，防止拉线脱出，从而提高了测量装置100的使用可靠性。

在本实用新型的一些实施例中，如图1和图2所示，转台104包括：转环1042，设于基座102上，拉线编码器200绕转环1042转动；转轴1044，穿设于转环1042内，与转环1042同轴设置，与旋转编码器110相连接。

在本实用新型实施例中，转台104上设置有转环1042，转换与基座102固定相连，当转台104带动旋转臂106和拉线编码器200转动时，转环1042保持与基座102的位置固定，不会随着转台104一同旋转。

转台104上设置有转轴1044，转轴1044传设在转环1042内，并与转环1042同轴设置。同时，转轴1044与拉线编码器200和旋转臂106相连接，当靶件400在被测物体的带动下发生运动时，靶件400给予拉线一个拉力，在这个拉力的作用下，旋转臂106和拉线编码器200被同步拉动旋转，从而使拉线的延伸方向指向靶件400的位置。

在该过程中，旋转臂106和拉线编码器200在转轴1044的作用下同步绕转换转动，在转动过程中，旋转臂106和拉线编码器200的相对位置保持不变，因此换轮组件与拉线编码器200之间的相对位置也保持不变，从而保证拉线编码器200的读数能够准确反应靶件400，也即被测物体的空间距离。

同时，旋转编码器110的测量轴与转轴1044相连接，当转台104、旋转臂106和拉线编码器200在转轴1044的作用下绕转环1042转动时，转轴1044同步带动旋转编码器110的测量轴转动，此时旋转编码器110能够准确读出转台104相对基座102中心轴转动的角度值，根据转动编码器的读数，即转动的角度值，和拉线编码器200的读数，即靶件400的距离值，能够计算出靶件400在三维空间坐标系下的坐标值，从而反映出被测物体的空间位置，实现了低成本、高效率的空间位置测量方案。

在本实用新型的一些实施例中，如图1和图2所示，转环1042为导电转环；拉线编码器200还包括：电刷2044，电刷2044与转环1042相接触。

在本实用新型实施例中，在测量装置100工作的过程中，拉线编码器200实时读取拉线读数，从而输出对应的读数数据给计算机，计算机通过预设的计算程序，根据拉线编码器200和旋转编码器110的读数，计算靶件400在三维空间坐标系下的坐标值。

其中，旋转编码器110是固定在基座102上的，因此可以通过数据连接线与计算机进行数据指令交互。而拉线编码器200会随转台104、旋转臂106一通旋转，因此如果通过相同的数据连接线与计算机进行数据连接，在拉线编码器200旋转的过程中，数据连接线可能会产生线缆疲劳，导致数据连接线出现断裂，最终造成数据丢失、数据连接断开等问题。

本实用新型实施例为了保证数据连接的稳定性，将拉线编码器200的数据输出接口设置为电刷2044，并设置转换为导电转环，如金属转环1042。电刷2044与导电转环相接触，在一些实施方式中，电刷2044与拉线编码器200之间设置弹性件，在弹性件的作用下，电刷2044被施加有朝向导电转环的力，从而保证电刷2044与导电转环之间的连接紧密。

拉线编码器200转动过程中，电刷2044随拉线编码器200一同绕导电转环转动，因此电刷2044总是与导电转环紧密接触。因此，拉线编码器200输出的读数信号，经电刷2044传递到导电转环上，并经过导电转环输出给计算机，由于导电转环是固定设置，因此不会产生疲劳，能够保证拉线编码器200读数信号输出的稳定性，防止数据丢失，提高了测量装置100的可靠性和稳定性。

在本实用新型的一些实施例中，如图1和图2所示，测量装置100还包括：接线端口1046，与转环1042相连接。

在本实用新型实施例中，测量装置100上设置有接线端口1046，接线端口1046与转环1042相连接，且接线端口1046与转环1042电连接。其中，拉线编码器200工作过程中，拉线编码器200输出的读数信号，经电刷2044传递到导电转环上，并经导电转环汇集到接线接口上。计算机通过数据线缆与接线接口相连接，从而接收到拉线编码器200的读数数据，实现对被测物体的空间位置的准确测量。

其中，接线端口1046为标准格式的接线端口1046，其中可以设置对应的数据芯片，从而实现标准格式，如USBUniversal Serial Bus，通用串行总线端口输出，或RS232端口输出，从而支持更多的应用场景，提高测量设备的便利性。

在本实用新型的一些实施例中，如图4所示，靶件400包括挂钩402，拉线的末端设有挂环，挂环套设于挂钩402。

在本实用新型实施例中，靶件400上设置有挂钩402，拉线编码器200的拉线的末端，设置有能够与挂钩402相连接，从而实现将靶件400固定在拉线末端的挂环。在需要对物体的空间位置进行测量时，将靶件400固定在被测物体上，然后将拉线编码器200的拉线拉出，并将拉线末端的套环套设在靶件400上的挂钩402上，从而快速完成测量装置100与被测物体的连接，之后，被测物体在运动过程中，能够通过拉线编码器200的读数和旋转编码器110的读数，计算出靶件400，也即被测物体在三维空间坐标系下的坐标值，实现低成本、高效率的空间位置测量。

在本实用新型的一些实施例中，如图1和图2所示，靶件400为球形靶件，测量装置100还包括：球窝定位部108，设于旋转臂106，球窝定位部108的内径与靶件400的直径相同。

在本实用新型实施例中，在通过测量装置100，对被测物体的空间位置进行测量前，需要对拉线传感器、旋转传感器进行置零。在拉线传感器、旋转传感器的读数处于零点时，靶件400的位置应当处于原点位置。

具体地，为实现靶件400的快装快拆，靶件400的形状设置为球形。测量装置100上设置有用于标记靶件400的原点的定位部，该定位部的形状为球窝形状，且球窝定位部108的内径，与球形靶件的直径相同，因此，在将球形靶件放置到球窝定位部108之后，球形靶件与球窝定位部108过盈配合，此时球形靶件被固定在球窝定位部108内，从而实现对测量装置100的置零初始化。

当置零初始化结束后，沿球窝定位部108的开口方向，可方便、快速的取出球形靶件。

能够理解的是，在将球形靶件固定在被测物体上时，可以在被测物体上首先固定与球窝定位部108相同的球窝结构，如通过扎带、螺丝连接、粘合剂等方式，将该球窝结构固定在被测物体的中心位置或其他上，其中，球窝结构可以设置多个，从而对被测物体的不同位置的空间坐标进行计算。

在需要测量时，仅需将球形靶件卡接入对应的球窝结构，即可实现球形靶件与被测物体的连接固定，能够有效提高测量效率。

在本实用新型的一些实施例中，如图1和图2所示，基座102包括：底板1022，转台104设于底板1022上；支脚1024，与底板1022相连接。

在本实用新型实施例中，测量装置100的基座102包括底板1022和支脚1024。其中，底板1022为基座102的主体部分，用于承载转台104。转台104以及转台104上的拉线编码器200、旋转臂106等结构，均位于底板1022上。

底板1022下设置有支脚1024，支脚1024用于支撑底板1022，其中，支脚1024的数量为多个，举例来说，支脚1024的数量为3个，或支脚1024的数量为5个。且每个支脚1024的高度均可调节，通过调节不同支脚1024的高度，使得测量装置100在设置在不同平面上时，底板1022和底板1022上的转台104总是能够保证水平，从而提高测量设备的测量准确度。

在本实用新型的一些实施例中，底板1022为圆形底板1022；第一拉线2022和第二拉线2042所在的公共面穿过底板1022的轴线。

在本实用新型实施例中，底板1022具体为圆形底板1022，过底板1022的圆心，且垂直于底板1022所在平面的线为底板1022的轴线，也即基座102的中心轴线。第一拉线2022和第二拉线2042相交于靶件400，因此，第一拉线2022和第二拉线2042能够确定一个公共面，该公共面与底板1022的轴线相交，也即与基座102的中心轴线相交。

在本实用新型的一些实施例中，测量装置100的使用方法如下：

开机后，应先将球形靶件放至测量装置100的零位，即上述球窝限位部中进行回零校准，球窝限位部的直径与球形靶件的直径相同，其球心与两个第一轮体306，记为旋转滑轮304A和旋转滑轮304B的旋转轴1044线的距离固定，分别为L0_1和L0_2。

此时初始化第一拉线编码器202读数为L0_1，初始化第二拉线编码器204的读数为L0_2。之后，将球形靶件固定在被测对象上，随着球形靶件的移动，第一拉线2022和第二拉线2042始终处于张紧状态，此时拉线长度随球形靶件的移动而伸缩变化。

在这个过程中，旋转臂106受到拉线的拉力，会随着第一拉线2022和第二拉线2042所在的平面移动，通过与其固连的转轴1044带动旋转编码器110旋转，旋转编码器110测得第一拉线2022和第二拉线2042所在的公共面转过的角度θ。

假设第一拉线编码器202测得第一拉线2022伸出的长度为Lm_1，第二拉线编码器204测得第二拉线2042伸出的长度为Lm_2，已知旋转滑轮304A和旋转滑轮304B的旋转轴1044距离为L0_3。

具体地，如图5所示，第一滑轮组件316的第一轮体306记为旋转滑轮304A，第二滑轮组件318的第一轮体306记为旋转滑轮304B，设定坐标系O1为以底板1022为基准的坐标系，坐标系O1的Z轴为Z1轴，具体为底板1022的轴线，其原点为O1。设定坐标系O2为以旋转臂106为基准的坐标系，坐标系O2的X轴为X2轴，具体为旋转滑轮304A的轴线，其原点O2为垂直于X2轴且经过Z1轴的平面与X2轴的交点，其Z轴为Z2轴，且Z2轴与Z1轴平行，相同点在两个坐标系中的Z坐标值相等。

因此可知，坐标系O2的X轴，即X2轴相对于坐标系O1的X轴，即X1夹角为θ。因此，对于一个空间点位B，点B在坐标系O1坐标系中的坐标值为：(x1，y1，za)，点B在坐标系O2中的坐标值为：(x2，y2，za)。

其中，x1和y1满足有如下关系：

x1＝(y2+O1O2)×sinθ＝(ρ×cosΦ+O1O2)×sinθ；----式(1)

y1＝(y2+O1O2)×cosθ＝(ρ×cosΦ+O1O2)×cosθ；---式(2)

za＝ρ×sinΦ；--------------------------------------式(3)

式(1)、(2)中，Φ＝α-β，α和β可根据第一拉线编码器202的读数和第二拉线编码器204的读数，利用余弦定理及反三角函数求得，O1O2是坐标系O1的原点到坐标系O2的原点的直线距离，θ角为旋转编码器110测得的旋转臂106转过的角度，从而求得球形靶件的球心在坐标系O1中的坐标值，得到被测物体的空间位置。

本实用新型的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所述的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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实用新型的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本实用新型中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种测量装置，其特征在于，包括：

基座；

转台，设于所述基座相上，可相对所述基座旋转；

拉线编码器，设于所述转台上，包括拉线；

滑轮组件，设于所述转台上，与所述拉线接触；

靶件，与所述拉线相连接。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，还包括：

旋转编码器，设于所述基座，与所述转台相连接。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述滑轮组件包括：

支架，设于所述转台上；

滑轮，与所述支架相连接，所述拉线绕设于所述滑轮。

4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，还包括：

旋转臂，设于所述转台上，所述支架与所述旋转臂相连接。

5.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，所述拉线编码器包括：

第一拉线编码器，设于所述旋转臂的第一侧，包括第一拉线；

第二拉线编码器，设于所述旋转臂的第二侧，包括第二拉线。

6.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述滑轮组件包括：

第一滑轮组件，设于所述旋转臂的第一端，所述第一拉线绕设于所述第一滑轮组件；

第二滑轮组件，设于所述旋转臂的第二端，所述第二拉线绕设于所述第二滑轮组件。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述滑轮包括：

第一轮体，设于所述支架的第一端；

轴体，设于所述支架的第二端；

第二轮体，与所述轴体相连接，可相对所述支架旋转；

其中，所述拉线依次绕过所述第一轮体和所述第二轮体。

8.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于，所述第二轮体包括：

导向轮，所述拉线绕设于所述导向轮；

限位轮，与所述导向轮相接触，所述拉线位于所述限位轮和所述导向轮之间。

9.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述转台包括：

转环，设于所述基座上，所述拉线编码器绕所述转环转动；

转轴，穿设于所述转环内，与所述转环同轴设置，与所述旋转编码器相连接。

10.根据权利要求3至6中任一项所述的测量装置，其特征在于，还包括：

旋转编码器，设于所述基座，与所述转台相连接；

所述转台包括：

转环，设于所述基座上，所述拉线编码器绕所述转环转动；

转轴，穿设于所述转环内，与所述转环同轴设置，与所述旋转编码器相连接。

11.根据权利要求10所述的测量装置，其特征在于，所述转环为导电转环；

所述拉线编码器还包括：电刷，所述电刷与所述转环相接触。

12.根据权利要求11所述的测量装置，其特征在于，还包括：

接线端口，与所述转环相连接。

13.根据权利要求1至6中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述靶件包括挂钩，所述拉线的末端设有挂环，所述挂环套设于所述挂钩。

14.根据权利要求4至6中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述靶件为球形靶件，所述测量装置还包括：

球窝定位部，设于所述旋转臂，所述球窝定位部的内径与所述靶件的直径相同。

15.根据权利要求5或6所述的测量装置，其特征在于，所述基座包括：

底板，所述转台设于所述底板上；

支脚，与所述底板相连接。

16.根据权利要求15所述的测量装置，其特征在于，所述底板为圆形底板；

所述第一拉线和所述第二拉线所在的公共面穿过所述底板的轴线。

Images