一種用于角度交會(huì)測(cè)量的可頂裝倒置發(fā)射基站的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)大尺寸三維坐標(biāo)測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種用于角度交會(huì)測(cè)量的可頂裝倒置發(fā)射基站，包括固定支架、倒裝緊定機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)臺(tái)，旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承與倒裝緊定機(jī)構(gòu)相連，旋轉(zhuǎn)軸的下部固定有受直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)臺(tái)，在電機(jī)主軸上連接有碼盤，在轉(zhuǎn)臺(tái)的底部朝下固定有至少兩個(gè)用于發(fā)射掃描光的激光器，激光器的光平面與旋轉(zhuǎn)軸之間斜交，使得測(cè)量盲區(qū)的錐頂角在25度至35度范圍內(nèi)，在固定支架上固定有同步脈沖激光器；轉(zhuǎn)臺(tái)每旋轉(zhuǎn)一周，當(dāng)經(jīng)過(guò)碼盤零位時(shí)，觸發(fā)一次同步脈沖激光器的同步脈沖輸出。本發(fā)明能夠提高整個(gè)空間測(cè)量系統(tǒng)的適應(yīng)性與精密性。
【專利說(shuō)明】一種用于角度交會(huì)測(cè)量的可頂裝倒置發(fā)射基站
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)大尺寸三維坐標(biāo)測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種角度交會(huì)測(cè)量的發(fā)
射基站。
【背景技術(shù)】
[0002]工作空間測(cè)量定位系統(tǒng)(workspace Measuring Position System)是一種全自動(dòng)化、多任務(wù)并行處理、高精度、實(shí)時(shí)性高的三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)。類似于全球定位系統(tǒng)(GPS)的構(gòu)成，該系統(tǒng)主要包括發(fā)射基站和接收器。發(fā)射基站布置于工業(yè)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)，構(gòu)成區(qū)域測(cè)量場(chǎng)，此測(cè)量場(chǎng)內(nèi)的接收器可實(shí)現(xiàn)對(duì)自身三維坐標(biāo)的測(cè)量。其基本原理是多平面約束定位原理，即每個(gè)發(fā)射基站提供兩個(gè)旋轉(zhuǎn)激光平面，η個(gè)發(fā)射基站即能提供2η個(gè)激光平面；接收器感知發(fā)射基站在每個(gè)旋轉(zhuǎn)周的初始位置時(shí)發(fā)出的同步光信號(hào)與某個(gè)激光平面旋轉(zhuǎn)到接收器所在位置時(shí)的信號(hào)之間的時(shí)間間隔，得到該平面從每個(gè)旋轉(zhuǎn)周的初始位置旋轉(zhuǎn)到接收器所在位置的角度，類似的，接收器可感知其他平面從每周初始位置旋轉(zhuǎn)到它所在位置的角度，這樣，空間內(nèi)多個(gè)平面就交會(huì)到接收器這一點(diǎn)上，通過(guò)解算方程得到此接收器的空間位置坐標(biāo)。
[0003]此測(cè)量系統(tǒng)中的發(fā)射基站通過(guò)機(jī)械及光學(xué)手段產(chǎn)生繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的光平面，對(duì)周圍空間進(jìn)行掃描。測(cè)量時(shí)裝有光敏元件的接收器被安裝在需要測(cè)量的目標(biāo)位置，通過(guò)計(jì)時(shí)的方法測(cè)量掃描光信號(hào)從預(yù)定的初始位置轉(zhuǎn)到接收器時(shí)所經(jīng)過(guò)的掃描角。以掃描光平面處于初始位置時(shí)發(fā)射基站向接收器發(fā)出同步光脈沖作為測(cè)角計(jì)時(shí)起點(diǎn)的同步信號(hào)，當(dāng)掃描光平面掃過(guò)接收器光敏區(qū)時(shí)產(chǎn)生掃描脈沖信號(hào)作為接收器計(jì)時(shí)終點(diǎn)信號(hào)。接收器通過(guò)測(cè)量同步信號(hào)與掃描信號(hào)間的時(shí)間間隔可以計(jì)算出掃描光信號(hào)從初始位置到接收器所經(jīng)過(guò)的掃描角。
[0004]通常情況下，發(fā)射基站在地面一定高度通過(guò)立柱進(jìn)行安裝，并向全周360度進(jìn)行光電掃描，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)量，但存在很多不足:
[0005](I)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于發(fā)射基站布置在地面，在測(cè)量的時(shí)候由于人員、周圍設(shè)備等原因，造成遮擋；
[0006](2)由于廠區(qū)工況的變化，需要不定時(shí)的移動(dòng)發(fā)射基站，重新使用時(shí)，必須重新校準(zhǔn)，從而增加了測(cè)量時(shí)間；
[0007](3)地面電纜過(guò)多，當(dāng)發(fā)射基站數(shù)目多時(shí)更突出，影響其余設(shè)備的通過(guò)性；
[0008](4)聯(lián)軸器傳動(dòng)導(dǎo)致的軸系振動(dòng)，使得掃描測(cè)角精度降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種發(fā)射基站，從而解決地面安裝布站時(shí)影響其余設(shè)備的通過(guò)性、在某些測(cè)量場(chǎng)合存在遮擋、以及頻繁校準(zhǔn)等問(wèn)題，提高整個(gè)空間測(cè)量系統(tǒng)的適應(yīng)性與精密性，為空間被測(cè)點(diǎn)的測(cè)量和標(biāo)定提供可靠的硬件支持。同時(shí)在軸系設(shè)計(jì)中，采用直流電機(jī)直接傳動(dòng)，減小產(chǎn)生振動(dòng)的中間環(huán)節(jié)，主軸轉(zhuǎn)速平衡。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0010]一種用于角度交會(huì)測(cè)量的可頂裝倒置發(fā)射基站，包括固定支架(4)、倒裝緊定機(jī)構(gòu)(5 )和轉(zhuǎn)臺(tái)(3 )，旋轉(zhuǎn)軸(11)通過(guò)軸承(7 )與倒裝緊定機(jī)構(gòu)(5 )相連，旋轉(zhuǎn)軸的下部固定有受直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)臺(tái)(3)，在電機(jī)主軸上連接有碼盤(10)，在轉(zhuǎn)臺(tái)(3)的底部朝下固定有至少兩個(gè)用于發(fā)射掃描光的激光器(I )，激光器(I)的光平面與旋轉(zhuǎn)軸(11)之間斜交，使得測(cè)量盲區(qū)的錐頂角在25度至35度范圍內(nèi)，在固定支架(4)上固定有同步脈沖激光器(2)；轉(zhuǎn)臺(tái)(3)每旋轉(zhuǎn)一周，當(dāng)經(jīng)過(guò)碼盤(10)零位時(shí)，觸發(fā)一次同步脈沖激光器(2)的同步脈沖輸出。
[0011]本發(fā)明提供的發(fā)射基站，可以安裝于屋頂，克服了普通地面安裝型發(fā)射基站的不足。同時(shí)在發(fā)射基站內(nèi)部軸系的設(shè)計(jì)上，采用直流電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)及倒裝緊定裝置，由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)，避免了常見(jiàn)旋轉(zhuǎn)軸系的振動(dòng)影響。發(fā)射基站上的激光器I和同步脈沖激光器2，同時(shí)安裝于儀器的端面上，并通過(guò)適當(dāng)調(diào)整安裝角度，使其與轉(zhuǎn)軸成一定的掃描傾角。本發(fā)明針對(duì)頂裝的要求，重新設(shè)計(jì)了發(fā)射基站上激光器I和同步脈沖激光器2的安裝形式，使得掃描范圍在儀器的正下方。通過(guò)合理設(shè)置激光器I的安裝角度，擴(kuò)大了掃描范圍，并且頂層安裝有效減少了測(cè)量場(chǎng)合存在的遮擋問(wèn)題和可能發(fā)生的人為碰撞問(wèn)題，使測(cè)量更加便利和人性化。直流電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，減少了長(zhǎng)軸傳動(dòng)時(shí)的動(dòng)力損失，使得平穩(wěn)性大大增力口，極大的增加了轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性，提高了測(cè)量精度。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1本發(fā)明的頂裝倒置發(fā)射基站設(shè)計(jì)示意圖。
[0013]圖中序號(hào)對(duì)應(yīng)名稱:1、激光器 2、同步脈沖激光器 3、發(fā)射基站轉(zhuǎn)臺(tái) 4、支架
5、倒裝緊定機(jī)構(gòu)6、電機(jī)控制器7、軸承8、電機(jī)定子9、電機(jī)轉(zhuǎn)子10、碼盤，11旋轉(zhuǎn)軸
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。
[0015]本發(fā)明設(shè)計(jì)的發(fā)射基站，適合屋頂安裝，首先介紹一下整個(gè)結(jié)構(gòu)，發(fā)射基站轉(zhuǎn)臺(tái)3通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸11安裝在軸承7上，直流電機(jī)轉(zhuǎn)子9與發(fā)射基站轉(zhuǎn)臺(tái)3固連，電機(jī)定子8與支架4固連，碼盤10與主軸連接，用于調(diào)速。同步脈沖激光器2安裝在支架4上，每旋轉(zhuǎn)一周，當(dāng)經(jīng)過(guò)碼盤零位時(shí)，內(nèi)部電路觸發(fā)一次同步脈沖輸出，標(biāo)志此周角度測(cè)量開(kāi)始計(jì)時(shí)。激光器I與發(fā)射基站轉(zhuǎn)臺(tái)3通過(guò)一定角度連接在一塊，在電機(jī)控制器6的作用下實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。
[0016]通過(guò)將激光器1、同步脈沖激光器2放置于儀器端部，并適當(dāng)設(shè)計(jì)激光器I光平面與旋轉(zhuǎn)軸的夾角，使得測(cè)量盲區(qū)的錐頂角在25度至35度范圍內(nèi)。當(dāng)頂裝倒置時(shí)，安裝高度為12米，掃描盲區(qū)半徑為3.2米，通過(guò)布置多個(gè)頂裝發(fā)射基站，可以消除盲區(qū)的影響。而且由于掃描測(cè)量范圍位于廠房上方，幾乎不會(huì)受到行人及其余設(shè)備的干擾。
[0017]結(jié)構(gòu)上，通過(guò)倒置緊定機(jī)構(gòu)5，使得發(fā)射基站轉(zhuǎn)臺(tái)3在倒置情況下，仍能夠靈活旋轉(zhuǎn)，避免了轉(zhuǎn)臺(tái)重力的影響。相比較于地面安裝的形式，在頂裝倒置時(shí)通過(guò)施加給軸承7內(nèi)圈的預(yù)緊力作用，保證發(fā)射基站轉(zhuǎn)臺(tái)3不向下漂移。電機(jī)轉(zhuǎn)子9直接和發(fā)射基站轉(zhuǎn)臺(tái)3相連，從而提高了工作時(shí)的穩(wěn)定性。[0018]工作時(shí)，通過(guò)電機(jī)控制器6，使得發(fā)射基站轉(zhuǎn)臺(tái)3跟隨電機(jī)轉(zhuǎn)子9 一起旋轉(zhuǎn)，使得發(fā)射基站轉(zhuǎn)臺(tái)3直接獲得驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，通過(guò)碼盤10的調(diào)速反饋，使得轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性很高，便于測(cè)量。同時(shí)，朝下布置的同步光2在轉(zhuǎn)臺(tái)3每旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，由碼盤驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)周期信號(hào)，朝下布置的激光器I跟隨發(fā)射基站轉(zhuǎn)臺(tái)3 —起旋轉(zhuǎn)對(duì)儀器下部空間進(jìn)行掃描。由于光束的角度原因，在發(fā)射基站的正下方，會(huì)形成錐頂角30度左右的一個(gè)固有測(cè)量盲區(qū)。如前所述，通過(guò)合理布置多站，可消除此盲區(qū)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于角度交會(huì)測(cè)量的可頂裝倒置發(fā)射基站，包括固定支架(4)、倒裝緊定機(jī)構(gòu)(5 )和轉(zhuǎn)臺(tái)(3 )，旋轉(zhuǎn)軸(11)通過(guò)軸承(7 )與倒裝緊定機(jī)構(gòu)(5 )相連，旋轉(zhuǎn)軸的下部固定有受直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)臺(tái)(3)，在電機(jī)主軸上連接有碼盤(10)，在轉(zhuǎn)臺(tái)(3)的底部朝下固定有至少兩個(gè)用于發(fā)射掃描光的激光器(I )，激光器(I)的光平面與旋轉(zhuǎn)軸(11)之間斜交，使得測(cè)量盲區(qū)的錐頂角在25度至35度范圍內(nèi)，在固定支架(4)上固定有同步脈沖激光器(2)；轉(zhuǎn)臺(tái)(3)每旋轉(zhuǎn)一周，當(dāng)經(jīng)過(guò)碼盤(10)零位時(shí)，觸發(fā)一次同步脈沖激光器(2)的同步脈沖輸出。
【文檔編號(hào)】G01S1/70GK103616662SQ201310554287
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】邾繼貴, 任永杰, 楊凌輝, 韓延?xùn)|, 薛斌 申請(qǐng)人:天津大學(xué)