CN218099609U - 一种大尺寸空间定位同步测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于大尺寸空间测量领域，公开了一种大尺寸空间定位同步测量装置，包括可移动底架和三坐标移动支架，在三坐标移动支架上安装有同步测量装置；同步测量装置包括底板、支撑板和设置在支撑板上的同步测量工装，支撑板连接在底板上；同步测量工装包括固定座、永久磁铁、光电池、外圆衬套、PCB板和半球形固定座；固定座与支撑板固定连接，半球形固定座通过永久磁铁吸附在固定座中；外圆衬套套设在半球形固定座外，在外圆衬套上开有多个同步测量内孔，PCB板设置在半球形固定座内，光电池连接在PCB板中，同步测量内孔的底部表面与光电池内的感光芯片的上表面为同一平面。解决了现有技术测量精确度低的问题。

Description

一种大尺寸空间定位同步测量装置

技术领域

本实用新型属于大尺寸空间测量领域，具体涉及一种大尺寸空间定位同步测量装置。

背景技术

随着制造业的发展，工业测量方面也得到了长足的发展。对测量手段，方法和精度要求都提出了更高的要求。对于大尺寸目标的测量，常见的方法是采用激光测量技术。Indoor GPS(iGPS)采用基于多基站激光平面前方交会的原理，运用TCP网络通信技术，可实现数字化传输，空间定位测量，以及在线可视化监测等。随着iGPS应用的范围不断扩展，飞机、运载火箭、船舶等的测量需求，人们对激光空间定位测量技术的要求不断提高，为了提高使用的效果，需要进一步解决以下问题。

在使用的过程中，至少存在以下问题没有得到有效解决：

(1)测量方法的不统一，无法和其他高精度的测量设备进行坐标转换，进行坐标数据的共享，导致测量精确度低；

(2)测量点为感光芯片的中心，是一个理论的位置，实际过程中无法采用实体探针进行坐标的测量，导致测量精确度低；

(3)多次拆卸和安装无法保证测量为同一位置点，从而无法保证测量的精度和准确性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种大尺寸空间定位同步测量装置，解决了现有技术测量精确度低的问题。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种大尺寸空间定位同步测量装置，包括可移动底架和置于可移动底架上的三坐标移动支架，在三坐标移动支架上安装有同步测量装置；

同步测量装置包括底板、支撑板和设置在支撑板上的同步测量工装，支撑板连接在底板上；

同步测量工装包括固定座、永久磁铁、光电池、外圆衬套、PCB板和半球形固定座；固定座与支撑板固定连接，永久磁铁安装在固定座的底部，半球形固定座通过永久磁铁吸附在固定座中；

外圆衬套套设在半球形固定座外，在外圆衬套上开有多个同步测量内孔，PCB板设置在半球形固定座内，光电池连接在PCB板中，同步测量内孔的底部表面与光电池内的感光芯片的上表面为同一平面。

进一步，固定座的内表面为半球形，并通过3个受力支点与半球形固定座卡接。

进一步，所述外圆衬套上设有用于对半球形固定座的止转结构，止转结构为沿外圆衬套外圆周方向开设的多个螺纹孔。

进一步，在PCB板上表面盖设有光电池上盖，光电池上盖内设阶梯环形槽，用于将滤光片固定在光电池上盖上面；

光电池上盖外径小于半球形固定座的内径。

进一步，光电池上盖包括盖板和与盖板一体连接的环形板，在环形板上开设有U型槽，用于将航插线卡紧并固定。

进一步，在盖板的内表面中部设有气泡棉。

进一步，环形板内设环形槽，在环形槽内固定有滤光片。

进一步，同步测量工装与光电池上盖之间设置有预留孔，预留孔的内部设置有堵块，堵块位于同步测量工装的上端。

进一步，三坐标移动支架包括X向滑轨、Y向滑轨和Z向滑轨。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型公开了一种大尺寸空间定位同步测量装置，通过半球形固定装置可以扩展测量的视场范围，并且保证测量的为一个定点的坐标，外圆衬套与固定座相互贴合保证了相对位置不变。通过三坐标移动支架拓展了运动的范围，伺服控制器和电机配合，使运动更加平稳，停车精度更高。通过实测中心点和拟合圆心为同一点的方法采集公共点数据进行坐标转换；通过结构设计保证盲孔中心点与感光芯片的上表面为同一平面，然后通过已知圆上4个象限点拟合圆心的方法，求出待测点的方法，避免了实体接触式测量位置不准确而引入的误差；通过同步测量工装不仅实现了iGPS与其它高精度设备坐标测量的统一，扩展了使用的场景和范围。而且测量的坐标为同一个点的坐标，测量方法准确可行，不需要重复拆装，重复定位精度高，劳动强度小，操作可行性强。本实用新型解决了以感光芯片中心为理论点，采用实体探针测量精度差的问题，另外测量过程一次进行不需要反复地拆卸，保证了测量的精度和准确性。

附图说明

图1为本实用新型的丝杠滑轨测试平台的结构示意图；

图2为本实用新型同步测量装置正视示意图；

图3为本实用新型同步测量装置剖面结构示意图；

图4为本实用新型固定座的结构示意图；

图5为本实用新型外圆衬套与光电池部分配合的结构示意图；

图6为本实用新型外圆衬套与固定座内孔部分配合的结构示意图；

图7为本实用新型上盖仰视的结构示意图；

图8为本实用新型上盖俯视的结构示意图。

图中：1、脚轮；2、可移动底架；3、三坐标移动支架；4、底板；5、支撑板；6、同步测量工装；7、手持式激光跟踪仪测靶；71、手持式激光跟踪仪测头；8、节点控制盒；9、航插线缆；10、预留孔；

31、加强筋；32、步进电机；33、过线孔；

51、通孔；

61、固定座；62、永久磁铁；63、光电池；64、外圆衬套；65、PCB板；66、半球形固定座；67、光电池上盖；68、感光芯片；69、滤光片；

611为受力支点；

641、止转结构；642、同步测量内孔；643、内孔台阶；

671、U形槽；672、气泡棉；673、阶梯环形槽。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅为本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。

本实用新型附图及实施例描述和示出的组件可以以各种不同的配置来布置和设计，因此，以下附图中提供的本实用新型实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而仅仅是表示本实用新型选定的一种实施例。基于本实用新型的附图及实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。

需要说明的是：术语“包含”、“包括”或者其他任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，使得包括一系列要素的过程、元素、方法、物品或者设备不仅仅只包括那些要素，还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括该其过程、元素、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，术语“水平”“竖直”是基于附图所示装置或部件的方位和位置关系，仅是为了更好的描述本实用新型，而不是要求所示的装置、部件或设备必须具有该特定方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以下结合实施例对本实用新型的特征和性能进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型公开了一种大尺寸空间定位同步测量装置，包括可移动底架2和置于可移动底架2上的三坐标移动支架3，三坐标移动支架3包括X向滑轨、Y向滑轨和Z向滑轨，在Z向滑轨上安装有同步测量装置。

X向滑轨、Y向滑轨和Z向滑轨的一端均装有步进电机32，在Y向滑轨的底部装有滑块，滑块与X向滑轨构成导轨滑块机构；在Z向滑轨的侧边装有滑块，滑块与Y向滑轨构成导轨滑块机构；在Z向滑轨的一端装有滑块，滑块与同步测量装置固定连接。

X向滑轨、Y向滑轨和Z向滑轨均采用丝杠滑轨，Y向滑轨的底部一侧设有加强筋31。

具体地，如图1所示，可移动底架2包括基座和置于基座底部的机架，在机架底部设有脚轮1，脚轮1包括定向轮和万向轮；在基座上开有多个过线孔33。

X向滑轨通过若干个螺钉锁紧在可移动底架2上表面。电机线缆通过过线孔33并与伺服控制系统相连，伺服控制系统发出脉冲信号使驱动步进电机32，使滑台沿着三个轴方向运动。

如图2所示，同步测量装置包括底板4、支撑板5、同步测量工装6、节点控制盒8及航插线缆9。底板4水平放置在Z向滑轨上，支撑板5垂直连接在底板4上，同步测量工装6与支撑板5贴合并通过螺钉锁紧，使用手持式激光跟踪仪测靶7沿水平方向操作测量同步测量工装6内孔中心点的坐标。节点控制盒8水平放置在底板4上面，并与同步测量工装6通过航插线缆9连接起来。

底板4和支撑板5通过螺纹连接形成固定位置，底板4与丝杠滑轨平台上的滑块通过螺纹连接，并在步进电机驱动力的作用下运动，光电池63接收光电信号并通过航插线9将接收到的信号传到节点控制盒8，节点控制盒8将信号发送出来。到达每一个目标位置后，手持式激光跟踪仪测靶7测量同步测量工装6圆周方向4个内孔中心点的坐标，并进行圆心拟合。

具体地，参阅图3，同步测量工装6包括固定座61、永久磁铁62、光电池63、外圆衬套64、PCB板65、半球形固定座66和光电池上盖67，支撑板5上开有多个通孔51，固定座61的底部开有与通孔51螺栓连接多个圆孔。

固定座61通过螺纹连接固定在支撑板5上面，圆周方面通过热熔胶固定防止转动。

如图3和图4所示，固定座61的内表面为半球形，并通过3个受力支点611与半球形固定座66连接，外部套有外圆衬套64。

如图5所示，外圆衬套64上端面有4个相互成90度的中心对称的盲孔即同步测量内孔642，盲孔深度保持一致，并和光电池感光芯片68的上端面在同一平面，激光跟踪仪的探针可以触碰盲孔底部的中心。

如图4所示，所述的固定座61内部设置三块凸起位置为受力支点611，减少摩擦，提高使用寿命。

如图3所示，永久磁铁62安装在固定座61的底部中心位置，半球形固定座66通过永久磁铁62吸附在固定座61中。所述半球形固定座66外表面镀铬，增加硬度，提高耐磨性，在固定座61内并在永久磁铁62的吸附作用下只做纯滚动。通过表面处理，均匀覆盖半球形固定座66外表面，预防了半球形固定座66被氧化腐蚀，延长了使用寿命。

如图3和图5所示，半球形固定座66内部安装有光电池63和PCB板65，光电池63安装在PCB板65的内孔中，光电池上盖67盖设在PCB板65上表面。

半球形固定座66在永久磁铁62的作用下与固定座61贴合，光电池63与PCB板65通过锡焊的方式连接在一起，PCB板65在光电池上盖67的作用下被压紧，外圆衬套64一端与固定座61贴合，在锁紧螺钉的作用下被锁紧，另一端的4个同步测量内孔642，球形探针触碰中心点的位置。

如图5所示，所述外圆衬套64上设有用于对半球形固定座66的止转结构641，止转结构641为圆周方向开设的螺纹孔，在外部锁紧力的作用下固定。如图6所示，外圆衬套64内孔下部设有内孔台阶643，可以将半球形固定座66固定，并通过过盈配合连接。

所述外圆衬套64采用不锈钢材料，内径大于半球形固定座66外径，可以将半球形固定座66安放到内孔。

感光芯片68是光电池63的内部结构，通过粘接的方式连接。

如图7所示，光电池上盖67包括盖板和与盖板一体连接的环形板，在环形板上开设有U型槽671，将航插线9卡紧并固定。在盖板的内表面中部设有气泡棉672，将光电池63固定，防止晃动。

如图8所示，所述光电池上盖67内设阶梯环形槽673，用于将滤光片69固定在光电池上盖67上面，所述光电池上盖67外径小于半球形固定座66内径，将光电池63固定在里面。滤光片69的作用是滤除杂光，防止感光芯片68接收到错误的信号。

如图3所示，所述同步测量工装6与光电池上盖67之间设置有预留孔10，所述预留孔10的内部设置有堵块，所述堵块位于同步测量工装的上端，所述堵块的材质为硅胶材质，使外圆衬套64和光电池上盖67保持在同一平面，堵块起防止晃动的作用。

工作原理：本实用新型在使用时，首先，使用时将支撑板5固定在底板4上，并将固定座61通过螺纹固定，半球形固定座66在永久磁铁62的作用下保证光电接收器测得的为球心的坐标，同时手持式激光跟踪仪测头71在同步测量内孔642里面取点，同步测量内孔642里面的点与感光芯片68的上表面为同一平面，分别用激光跟踪仪求出4个点的坐标，然后通过圆上4个象限点拟合圆心的方法，取出待求点的坐标，理论上算出的球心和激光跟踪仪拟合出的圆心为同一点，然后利用四元数或是SVD的方法即可完成两个坐标系坐标的转换关系。

激光跟踪仪是一种高精度设备，但是由于测量原理的不同，R-LATs测量的坐标数据不能完成替代激光跟踪仪的坐标数据，因此需要采集公共点来完成坐标系的转换，而现有的方法无法保证采集的是公共点，所以设计了大尺寸空间定位同步测量装置，这种装置能够保证测量是公共点，能够坐标系转换，因此可以实现两种设备坐标测量的统一。

本实用新型的一种大尺寸空间定位同步测量装置面向的是航空航天领域，相比于其它常规测量方法，比如三坐标测量机、影像测量仪等，最大测量范围可以达到50米以上。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种大尺寸空间定位同步测量装置，其特征在于，包括可移动底架(2)和置于可移动底架(2)上的三坐标移动支架(3)，在三坐标移动支架(3)上安装有同步测量装置；

同步测量装置包括底板(4)、支撑板(5)和设置在支撑板(5)上的同步测量工装(6)，支撑板(5)连接在底板(4)上；

同步测量工装(6)包括固定座(61)、永久磁铁(62)、光电池(63)、外圆衬套(64)、PCB板(65)和半球形固定座(66)；固定座(61)与支撑板(5)固定连接，永久磁铁(62)安装在固定座(61)的底部，半球形固定座(66)通过永久磁铁(62)吸附在固定座(61)中；

外圆衬套(64)套设在半球形固定座(66)外，在外圆衬套(64)上开有多个同步测量内孔(642)，PCB板(65)设置在半球形固定座(66)内，光电池(63)连接在PCB板(65)中，同步测量内孔(642)的底部表面与光电池(63)内的感光芯片(68)的上表面为同一平面。

2.根据权利要求1所述的一种大尺寸空间定位同步测量装置，其特征在于，固定座(61)的内表面为半球形，并通过3个受力支点(611)与半球形固定座(66)卡接。

3.根据权利要求1所述的一种大尺寸空间定位同步测量装置，其特征在于，所述外圆衬套(64)上设有用于对半球形固定座(66)的止转结构(641)，止转结构(641)为沿外圆衬套(64)外圆周方向开设的多个螺纹孔。

4.根据权利要求1所述的一种大尺寸空间定位同步测量装置，其特征在于，在PCB板(65)上表面盖设有光电池上盖(67)，光电池上盖(67)内设阶梯环形槽(673)，用于将滤光片(69)固定在光电池上盖(67)上面；

光电池上盖(67)外径小于半球形固定座(66)的内径。

5.根据权利要求4所述的一种大尺寸空间定位同步测量装置，其特征在于，光电池上盖(67)包括盖板和与盖板一体连接的环形板，在环形板上开设有U型槽，用于将航插线卡紧并固定。

6.根据权利要求5所述的一种大尺寸空间定位同步测量装置，其特征在于，在盖板的内表面中部设有气泡棉(672)。

7.根据权利要求5所述的一种大尺寸空间定位同步测量装置，其特征在于，环形板内设阶梯环形槽(673)，在阶梯环形槽(673)内固定有滤光片(69)。

8.根据权利要求4所述的一种大尺寸空间定位同步测量装置，其特征在于，同步测量工装(6)与光电池上盖(67)之间设置有预留孔(10)，预留孔(10)的内部设置有堵块，堵块位于同步测量工装(6)的上端。

9.根据权利要求1所述的一种大尺寸空间定位同步测量装置，其特征在于，三坐标移动支架(3)包括X向滑轨、Y向滑轨和Z向滑轨。

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