一種用于角度交會測量的可頂裝倒置發(fā)射基站的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于工業(yè)現(xiàn)場大尺寸三維坐標測量【技術領域】，涉及一種用于角度交會測量的可頂裝倒置發(fā)射基站，包括固定支架、倒裝緊定機構和轉臺，旋轉軸通過軸承與倒裝緊定機構相連，旋轉軸的下部固定有受直流電機驅動的轉臺，在電機主軸上連接有碼盤，在轉臺的底部朝下固定有至少兩個用于發(fā)射掃描光的激光器，激光器的光平面與旋轉軸之間斜交，使得測量盲區(qū)的錐頂角在25度至35度范圍內，在固定支架上固定有同步脈沖激光器；轉臺每旋轉一周，當經(jīng)過碼盤零位時，觸發(fā)一次同步脈沖激光器的同步脈沖輸出。本發(fā)明能夠提高整個空間測量系統(tǒng)的適應性與精密性。
【專利說明】一種用于角度交會測量的可頂裝倒置發(fā)射基站
所屬【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)現(xiàn)場大尺寸三維坐標測量【技術領域】，涉及一種角度交會測量的發(fā)
射基站。
【背景技術】
[0002]工作空間測量定位系統(tǒng)(workspace Measuring Position System)是一種全自動化、多任務并行處理、高精度、實時性高的三維坐標測量系統(tǒng)。類似于全球定位系統(tǒng)(GPS)的構成，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)測量現(xiàn)場，構成區(qū)域測量場，此測量場內的接收器可實現(xiàn)對自身三維坐標的測量。其基本原理是多平面約束定位原理，即每個發(fā)射基站提供兩個旋轉激光平面，η個發(fā)射基站即能提供2η個激光平面；接收器感知發(fā)射基站在每個旋轉周的初始位置時發(fā)出的同步光信號與某個激光平面旋轉到接收器所在位置時的信號之間的時間間隔，得到該平面從每個旋轉周的初始位置旋轉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到它所在位置的角度，這樣，空間內多個平面就交會到接收器這一點上，通過解算方程得到此接收器的空間位置坐標。
[0003]此測量系統(tǒng)中的發(fā)射基站通過機械及光學手段產生繞固定軸轉動的光平面，對周圍空間進行掃描。測量時裝有光敏元件的接收器被安裝在需要測量的目標位置，通過計時的方法測量掃描光信號從預定的初始位置轉到接收器時所經(jīng)過的掃描角。以掃描光平面處于初始位置時發(fā)射基站向接收器發(fā)出同步光脈沖作為測角計時起點的同步信號，當掃描光平面掃過接收器光敏區(qū)時產生掃描脈沖信號作為接收器計時終點信號。接收器通過測量同步信號與掃描信號間的時間間隔可以計算出掃描光信號從初始位置到接收器所經(jīng)過的掃描角。
[0004]通常情況下，發(fā)射基站在地面一定高度通過立柱進行安裝，并向全周360度進行光電掃描，從而實現(xiàn)測量，但存在很多不足:
[0005](I)實際應用過程中，由于發(fā)射基站布置在地面，在測量的時候由于人員、周圍設備等原因，造成遮擋；
[0006](2)由于廠區(qū)工況的變化，需要不定時的移動發(fā)射基站，重新使用時，必須重新校準，從而增加了測量時間；
[0007](3)地面電纜過多，當發(fā)射基站數(shù)目多時更突出，影響其余設備的通過性；
[0008](4)聯(lián)軸器傳動導致的軸系振動，使得掃描測角精度降低。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的上述不足，提供一種發(fā)射基站，從而解決地面安裝布站時影響其余設備的通過性、在某些測量場合存在遮擋、以及頻繁校準等問題，提高整個空間測量系統(tǒng)的適應性與精密性，為空間被測點的測量和標定提供可靠的硬件支持。同時在軸系設計中，采用直流電機直接傳動，減小產生振動的中間環(huán)節(jié)，主軸轉速平衡。本發(fā)明的技術方案如下:
[0010]一種用于角度交會測量的可頂裝倒置發(fā)射基站，包括固定支架(4)、倒裝緊定機構(5 )和轉臺(3 )，旋轉軸(11)通過軸承(7 )與倒裝緊定機構(5 )相連，旋轉軸的下部固定有受直流電機驅動的轉臺(3)，在電機主軸上連接有碼盤(10)，在轉臺(3)的底部朝下固定有至少兩個用于發(fā)射掃描光的激光器(I )，激光器(I)的光平面與旋轉軸(11)之間斜交，使得測量盲區(qū)的錐頂角在25度至35度范圍內，在固定支架(4)上固定有同步脈沖激光器(2)；轉臺(3)每旋轉一周，當經(jīng)過碼盤(10)零位時，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。同時在發(fā)射基站內部軸系的設計上，采用直流電機直接驅動及倒裝緊定裝置，由電機直接驅動轉臺旋轉，避免了常見旋轉軸系的振動影響。發(fā)射基站上的激光器I和同步脈沖激光器2，同時安裝于儀器的端面上，并通過適當調整安裝角度，使其與轉軸成一定的掃描傾角。本發(fā)明針對頂裝的要求，重新設計了發(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。通過合理設置激光器I的安裝角度，擴大了掃描范圍，并且頂層安裝有效減少了測量場合存在的遮擋問題和可能發(fā)生的人為碰撞問題，使測量更加便利和人性化。直流電機直接驅動，減少了長軸傳動時的動力損失，使得平穩(wěn)性大大增力口，極大的增加了轉速穩(wěn)定性，提高了測量精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1本發(fā)明的頂裝倒置發(fā)射基站設計示意圖。
[0013]圖中序號對應名稱:1、激光器 2、同步脈沖激光器 3、發(fā)射基站轉臺 4、支架
5、倒裝緊定機構6、電機控制器7、軸承8、電機定子9、電機轉子10、碼盤，11旋轉軸
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行說明。
[0015]本發(fā)明設計的發(fā)射基站，適合屋頂安裝，首先介紹一下整個結構，發(fā)射基站轉臺3通過旋轉軸11安裝在軸承7上，直流電機轉子9與發(fā)射基站轉臺3固連，電機定子8與支架4固連，碼盤10與主軸連接，用于調速。同步脈沖激光器2安裝在支架4上，每旋轉一周，當經(jīng)過碼盤零位時，內部電路觸發(fā)一次同步脈沖輸出，標志此周角度測量開始計時。激光器I與發(fā)射基站轉臺3通過一定角度連接在一塊，在電機控制器6的作用下實現(xiàn)旋轉。
[0016]通過將激光器1、同步脈沖激光器2放置于儀器端部，并適當設計激光器I光平面與旋轉軸的夾角，使得測量盲區(qū)的錐頂角在25度至35度范圍內。當頂裝倒置時，安裝高度為12米，掃描盲區(qū)半徑為3.2米，通過布置多個頂裝發(fā)射基站，可以消除盲區(qū)的影響。而且由于掃描測量范圍位于廠房上方，幾乎不會受到行人及其余設備的干擾。
[0017]結構上，通過倒置緊定機構5，使得發(fā)射基站轉臺3在倒置情況下，仍能夠靈活旋轉，避免了轉臺重力的影響。相比較于地面安裝的形式，在頂裝倒置時通過施加給軸承7內圈的預緊力作用，保證發(fā)射基站轉臺3不向下漂移。電機轉子9直接和發(fā)射基站轉臺3相連，從而提高了工作時的穩(wěn)定性。[0018]工作時，通過電機控制器6，使得發(fā)射基站轉臺3跟隨電機轉子9 一起旋轉，使得發(fā)射基站轉臺3直接獲得驅動動力，通過碼盤10的調速反饋，使得轉速穩(wěn)定性很高，便于測量。同時，朝下布置的同步光2在轉臺3每旋轉一周時，由碼盤驅動產生一個周期信號，朝下布置的激光器I跟隨發(fā)射基站轉臺3 —起旋轉對儀器下部空間進行掃描。由于光束的角度原因，在發(fā)射基站的正下方，會形成錐頂角30度左右的一個固有測量盲區(qū)。如前所述，通過合理布置多站，可消除此盲區(qū)。
【權利要求】
1.一種用于角度交會測量的可頂裝倒置發(fā)射基站，包括固定支架(4)、倒裝緊定機構(5 )和轉臺(3 )，旋轉軸(11)通過軸承(7 )與倒裝緊定機構(5 )相連，旋轉軸的下部固定有受直流電機驅動的轉臺(3)，在電機主軸上連接有碼盤(10)，在轉臺(3)的底部朝下固定有至少兩個用于發(fā)射掃描光的激光器(I )，激光器(I)的光平面與旋轉軸(11)之間斜交，使得測量盲區(qū)的錐頂角在25度至35度范圍內，在固定支架(4)上固定有同步脈沖激光器(2)；轉臺(3)每旋轉一周，當經(jīng)過碼盤(10)零位時，觸發(fā)一次同步脈沖激光器(2)的同步脈沖輸出。
【文檔編號】G01S1/70GK103616662SQ201310554287
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月7日 優(yōu)先權日:2013年11月7日
【發(fā)明者】邾繼貴, 任永杰, 楊凌輝, 韓延東, 薛斌 申請人:天津大學