[發(fā)明專利]一種定點(diǎn)三維相對(duì)位置坐標(biāo)非接觸式測(cè)量的方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810494575.1
• 申請(qǐng)日: 2018-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN108680105B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘晨;楊強(qiáng);邱豪;丁宏軍;司洪軒;孫昊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 公安部沈陽消防研究所;東北大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 李曉光

本發(fā)明涉及一種定點(diǎn)三維相對(duì)位置坐標(biāo)非接觸式測(cè)量的方法及裝置，包括支撐調(diào)節(jié)單元、轉(zhuǎn)盤軸承單元、旋轉(zhuǎn)云臺(tái)單元、傳感器檢測(cè)單元以及數(shù)據(jù)通信單元，其中支撐調(diào)節(jié)單元安裝于工作臺(tái)面上，旋轉(zhuǎn)云臺(tái)單元通過轉(zhuǎn)盤軸承單元轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于支撐調(diào)節(jié)單元上，傳感器檢測(cè)單元通過連接板安裝于旋轉(zhuǎn)云臺(tái)單元上，數(shù)據(jù)通信單元接收傳感器檢測(cè)單元的檢測(cè)信號(hào)并與上位機(jī)進(jìn)行通訊。本發(fā)明具有便攜性，止口圓盤及其以上所有部件都可以安裝在其他工作臺(tái)面上，通用性強(qiáng)，通過便于手動(dòng)調(diào)節(jié)末端姿態(tài)的三自由度機(jī)械裝置及相配合的傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)三維空間內(nèi)任意點(diǎn)的非接觸式測(cè)量，并通過串口通信完成被測(cè)點(diǎn)的三維相對(duì)位置坐標(biāo)在上位機(jī)的顯示。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種非接觸式測(cè)量技術(shù)，具體為一種定點(diǎn)三維相對(duì)位置坐標(biāo)非接觸式測(cè)量的方法及裝置。

背景技術(shù)

在消防檢測(cè)和建筑室內(nèi)三維場(chǎng)景建模領(lǐng)域，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)場(chǎng)景中某一特定目標(biāo)點(diǎn)的三維相對(duì)位置坐標(biāo)的估計(jì)，最簡(jiǎn)單、直觀的方案是通過特定設(shè)備采用手動(dòng)瞄準(zhǔn)的方式進(jìn)行測(cè)量。

此類設(shè)備既要具備便于快速手動(dòng)瞄準(zhǔn)的機(jī)械設(shè)計(jì)，又要滿足其自身組件或其他輔助設(shè)備的加裝不遮擋其預(yù)期視角范圍，同時(shí)還要保證測(cè)量和坐標(biāo)估計(jì)的精度和速度。

因此，面向上述實(shí)際需求設(shè)計(jì)開發(fā)一種高效、快速且精度較高的空間點(diǎn)三維相對(duì)位置坐標(biāo)檢測(cè)裝置和方法具有很強(qiáng)現(xiàn)實(shí)意義。

對(duì)于空間點(diǎn)位置的測(cè)量大致分為兩種：第一種是對(duì)空間目標(biāo)點(diǎn)距離的簡(jiǎn)單測(cè)量，實(shí)際工作中大量使用手持激光測(cè)距儀，這個(gè)儀器只能返回一個(gè)距離值或角度值，無法得出目標(biāo)點(diǎn)相對(duì)于基座標(biāo)系的三維坐標(biāo)和姿態(tài)，且儀器本身沒有算法程序，測(cè)量相對(duì)復(fù)雜。另外一種是基于視覺或結(jié)構(gòu)光的測(cè)量。然而這對(duì)被測(cè)物體本身和測(cè)量環(huán)境要求很高，運(yùn)算量比較大，對(duì)于消費(fèi)級(jí)、移動(dòng)設(shè)備來講是個(gè)考驗(yàn)，成本過高也限制了其大規(guī)模的使用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中空間點(diǎn)位置的測(cè)量相對(duì)復(fù)雜、對(duì)被測(cè)物體本身和測(cè)量環(huán)境要求很高等不足，本發(fā)明要解決的問題是提供一種可快速手動(dòng)調(diào)整以實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)空間點(diǎn)的人工瞄準(zhǔn)的定點(diǎn)三維相對(duì)位置坐標(biāo)非接觸式測(cè)量的方法及裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明一種定點(diǎn)三維相對(duì)位置坐標(biāo)非接觸式測(cè)量裝置，包括支撐調(diào)節(jié)單元、轉(zhuǎn)盤軸承單元、旋轉(zhuǎn)云臺(tái)單元、傳感器檢測(cè)單元以及數(shù)據(jù)通信單元，其中支撐調(diào)節(jié)單元安裝于工作臺(tái)面上，旋轉(zhuǎn)云臺(tái)單元通過轉(zhuǎn)盤軸承單元轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于支撐調(diào)節(jié)單元上，傳感器檢測(cè)單元通過連接板安裝于旋轉(zhuǎn)云臺(tái)單元上，數(shù)據(jù)通信單元安裝于工作臺(tái)面上，接收傳感器檢測(cè)單元的檢測(cè)信號(hào)并與上位機(jī)進(jìn)行通訊。

所述支撐調(diào)節(jié)單元包括：止口圓盤、止口配合圓盤、支撐柱、和內(nèi)圈托盤，其中止口圓盤安裝于工作臺(tái)面上，止口配合圓盤安裝于止口圓盤上，內(nèi)圈托盤通過支撐柱安裝于止口配合圓盤上；

支撐調(diào)節(jié)單元還具有支撐柱墊圈和微調(diào)雙頭件，其中支撐柱墊圈為多個(gè)，分別設(shè)于各支撐柱與止口配合圓盤之間，微調(diào)雙頭件也為多個(gè)，分別設(shè)于各支撐柱與內(nèi)圈托盤之間。

所述旋轉(zhuǎn)云臺(tái)機(jī)構(gòu)為一兩自由度旋轉(zhuǎn)云臺(tái)，包括云臺(tái)底座、一級(jí)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、豎直翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、二級(jí)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、第一安裝架和第二安裝架；一級(jí)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)一端通過云臺(tái)底座轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于連接板上，一級(jí)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)另一端豎直設(shè)有固定槽，豎直翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以可調(diào)節(jié)高度的方式安裝于固定槽中；二級(jí)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式安裝于豎直翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上端；第一安裝架固定安裝在一級(jí)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)側(cè)面；第二安裝架固定安裝在豎直翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)側(cè)面。

一級(jí)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為L(zhǎng)型板，L型板水平部分設(shè)有長(zhǎng)孔，第一安裝架經(jīng)第一彈性聯(lián)軸器通過第一緊固螺栓穿過長(zhǎng)孔安裝于云臺(tái)底座上；第一安裝架上安裝傳感器檢測(cè)單元中的第一編碼器。

第二安裝架經(jīng)第二彈性聯(lián)軸器通過第二緊固螺栓安裝于豎直翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)側(cè)面，第二安裝架上安裝傳感器檢測(cè)單元中的第二編碼器。

二級(jí)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過第二緊固螺栓安裝于豎直翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，二級(jí)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上安裝激光測(cè)距傳感器。