激光跟踪仪任意倾斜姿态测量装置

1.本实用新型涉及一种激光跟踪仪任意倾斜姿态测量装置，属于激光跟踪仪测量技术领域。


背景技术：

2.激光跟踪仪是近几十年来发展起来的高精度大尺寸柔性坐标测量系统。该设备集激光测距技术、光栅测角技术、精密机械技术、自动控制技术和现代数值计算理论于一体，能够对目标进行实时跟踪和精确定位，具有测量精度高、测量范围大、可动态测量、便携等诸多优点，在航空航天、造船、轨道交通等工业测量与制造领域具有广泛的应用。
3.在多数精密工程与工业测量中，测量数据经常需要归算到水准面基准上，或者需要将测量数据归算到以水准面为基准的经纬仪或全站仪坐标系统下，此时，经常将激光跟踪仪通过内置或外置的电子水准气泡进行严密整平，或使激光跟踪仪倾斜小角度测量，目前常用的测量手段包括将仪器架设在工业三脚架或强制对中装置上进行整平测量或小角度倾斜测量。
4.实际测量中，某些测量环境无法为仪器提供严密整平的条件，或整平测量时无法与目标点通视，或目标点观测垂直角过大严重影响精度，如在深762.59m但内径只有6m的超深狭窄竖井联系测量等特殊工程测量中，若使用激光跟踪仪进行三维坐标传递，会出现垂直角过大导致精度降低甚至无法测量的情况，因此迫切需要新的测量方式突破传统测量的瓶颈。
5.从理论上讲，激光跟踪仪在垂直、倾斜、水平甚至倒置状态下都可以测量空间点的三维坐标，目前国内外对此领域的研究较少，而可支持激光跟踪仪在任意倾斜姿态下测量的装置是对此领域展开研究的基础，因此有必要研制一种激光跟踪仪任意倾斜姿态测量装置，进而能够研究激光跟踪仪在任意倾斜姿态测量的可行性及其测量精度，完善激光跟踪仪器任意倾斜姿态测量的理论体系。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种激光跟踪仪任意倾斜姿态测量装置，以解决现有技术中无合适的测量装置调整激光跟踪仪的任意倾斜姿态、进而无法研究激光跟踪仪在任意倾斜姿态测量的可行性及其测量精度的问题。
7.为实现上述目的，本实用新型中的激光跟踪仪任意倾斜姿态测量装置采用如下技术方案：
8.激光跟踪仪任意倾斜姿态测量装置，包括支撑座和安装在支撑座上的减速器，减速器的输入端安装有输入轴，输入轴上连接有用于驱动输入轴转动的驱动件；支撑座上还转动安装有转轴，减速器的输出端与转轴传动连接，以驱动转轴转动；转轴上安装有随转轴同步转动的安装座，安装座包括安装板，安装板上设置有用于固定激光跟踪仪的固定结构；支撑座上还设置有用于在转轴或安装座转动到位后对其进行锁止的锁止结构。
9.上述技术方案的有益效果在于：本实用新型的激光跟踪仪任意倾斜姿态测量装置包括支撑座和安装在支撑座上的减速器，减速器的输入端安装有输入轴，输入轴上连接有用于驱动输入轴转动的驱动件，这样在驱动件的作用下，就可以驱动输入轴转动，进而使减速器获得动力输入；支撑座上还转动安装有转轴，减速器的输出端与转轴传动连接，这样减速器输出的动力就可以带动转轴转动；转轴上安装有随转轴同步转动的安装座，安装座包括安装板，安装板上设置有用于固定激光跟踪仪的固定结构，这样就可以将激光跟踪仪固定在安装板上，并且激光跟踪仪可以随着转轴同步转动，改变不同的倾斜角度；支撑座上还设置有用于在转轴或安装座转动到位后对其进行锁止的锁止结构，这样就可以固定住激光跟踪仪的倾斜角度，使激光跟踪仪能够处在不同的倾斜角度下进行测量，也即实现任意倾斜姿态的测量，从而能够研究激光跟踪仪在任意倾斜姿态测量的可行性及其测量精度，完善激光跟踪仪器任意倾斜姿态测量的理论体系。
10.进一步地，锁止结构包括固定设置在支撑座上的锁止轴、套设在锁止轴外部的锁止块以及螺纹连接在锁止轴上的锁止手轮，锁止手轮用于在转动时顶推锁止块移动；所述转轴远离减速器的一端穿过支撑座并设置有与转轴同步转动的锁止盘，所述锁止块用于顶压锁止盘，以对转轴进行锁止。
11.上述技术方案的有益效果在于：由于锁止手轮螺纹连接在锁止轴上，而锁止块套设在锁止轴上，因此当锁止手轮转动时，可以顶推锁止块移动；由于转轴远离减速器的一端穿过支撑座并设置有与转轴同步转动的锁止盘，锁止块用于顶压锁止盘，这样就可以对转轴进行锁止，整体结构简单，方便加工制造和操作使用。
12.进一步地，锁止盘的表面设置有沿周向排布的角度标记，支撑座上设置有与所述角度标记配合观察的参考标记。
13.上述技术方案的有益效果在于：通过在锁止盘上设置角度标记，并在支撑座上设置参考标记，可以直观地观察出转轴和激光跟踪仪旋转的角度，从而方便调节需要的角度。
14.进一步地，锁止盘包括圆盘部和与圆盘部相连的且用于套设在转轴外部的套设部，套设部通过顶紧螺钉固定在转轴上。
15.上述技术方案的有益效果在于：锁止盘结构简单，方便固定安装。
16.进一步地，安装座还包括与安装板可拆连接的两个安装支架，各安装支架均套设在转轴外部，转轴上凸设有两个用于分别与两个安装支架进行连接的环形凸起，各环形凸起均通过连接螺钉与对应的安装支架固定连接。
17.上述技术方案的有益效果在于：通过在转轴上凸设环形凸起，使环形凸起通过连接螺钉与对应的安装支架固定连接，进而实现安装座和转轴之间的同步转动，整体结构简单，方便加工制造和装配。
18.进一步地，所述减速器为蜗轮蜗杆减速器。
19.上述技术方案的有益效果在于：蜗轮蜗杆减速器具有自锁功能，当激光跟踪仪旋转到一定倾斜角度后，可以保证激光跟踪仪的角度不会发生改变。
20.进一步地，输入轴与转轴垂直布置。
21.上述技术方案的有益效果在于：布局合理，避免测量装置的占用空间过大。
22.进一步地，所述驱动件为带有摇把的摇把手轮。
23.上述技术方案的有益效果在于：结构简单，成本低，方便配置，且操作灵活。
24.进一步地，支撑座包括底板和垂直固定在底板上的一个支撑板，转轴的一端直接与减速器的输出端传动连接，转轴的另外一端通过轴承转动安装在支撑板上。
25.上述技术方案的有益效果在于：支撑座结构简单，方便加工制造，且可以减轻测量装置的整体重量，便于移动。
26.进一步地，所述固定结构为固定螺钉。
27.上述技术方案的有益效果在于：结构简单，方便加工，安装使用方便。
附图说明
28.图1为本实用新型中激光跟踪仪任意倾斜姿态测量装置的立体图；
29.图2为本实用新型中激光跟踪仪任意倾斜姿态测量装置的主视图；
30.图3为本实用新型中激光跟踪仪任意倾斜姿态测量装置的俯视图；
31.图4为本实用新型中激光跟踪仪任意倾斜姿态测量装置的左视图。
32.图中：1、固定螺钉；2、转轴；3、输入轴；4、锁止轴；5、支撑板；6、安装板；7、安装支架；8、盖板；9、锁止盘；91、圆盘部；92、套设部；10、底板；11、锁止块；12、摇把手轮；13、锁止手轮；14、减速器；15、螺母；16、环形凸起；17、顶紧螺钉；18、参考标记。
具体实施方式
33.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，对本实用新型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是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
34.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的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，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，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的范围。
35.需要说明的是，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
36.以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。
37.本实用新型中激光跟踪仪任意倾斜姿态测量装置(以下简称测量装置)的优选实施例为：
38.如图1、图2、图3和图4所示，测量装置包括支撑座和安装在支撑座上的减速器14，支撑座包括底板10和垂直固定在底板10上的一个支撑板5，底板10用于将整个测量装置固定在三脚架或强制对中装置上。支撑板5位于底板10的右端，减速器14安装在底板10的左
端。减速器14的输入端安装有输入轴3，减速器14上还安装有盖板8，输入轴3穿过盖板8且轴线沿前后方向延伸。输入轴3上连接有用于驱动输入轴3转动的驱动件，本实施例中的驱动件为带有摇把的摇把手轮12，这样的驱动件结构简单，成本低，方便配置，且操作灵活。
39.支撑座上还转动安装有转轴2，转轴2的轴线沿左右方向延伸，也即转轴2与输入轴3垂直，转轴2的右端通过轴承转动安装在支撑板5上，转轴2的左端直接与减速器14的输出端传动连接，以由减速器14驱动转轴2转动。转轴2上安装有随转轴2同步转动的安装座，安装座包括安装板6和与安装板6可拆连接的两个安装支架7，安装板6用于承载激光跟踪仪，且安装板6上设置有用于固定激光跟踪仪的固定结构，在本实施例中，上述固定结构为固定螺钉1，激光跟踪仪的底面上设置有相应的螺纹孔，以便与固定螺钉1配合连接。
40.两个安装支架7均呈v形，底部套设在转轴2外部，顶部通过螺钉与安装板6可拆连接。转轴2上凸设有两个用于分别与两个安装支架7进行连接的环形凸起16，各环形凸起16均通过连接螺钉与对应的安装支架7固定连接，以此实现安装座和转轴2之间的同步转动，整体结构简单，方便加工制造和装配。
41.支撑座上还设置有用于在转轴2转动到位后对其进行锁止的锁止结构，具体在本实施例中，锁止结构包括固定设置在支撑板5上的锁止轴4、套设在锁止轴4外部的锁止块11以及螺纹连接在锁止轴4上的锁止手轮13，锁止手轮13用于在转动时顶推锁止块11移动。具体地，锁止轴4的左端穿过支撑板5并与螺母15固定连接，以此实现锁止轴4固定在支撑板5上。
42.同时，转轴2的右端穿过支撑板5并设置有与转轴2同步转动的锁止盘9，锁止块11用于顶压锁止盘9，以对转轴2进行锁止。具体地，锁止盘9包括圆盘部91和与圆盘部91相连的且用于套设在转轴2外部的套设部92，套设部92通过顶紧螺钉17固定在转轴2上。圆盘部91的右端面上设置有沿周向排布的角度标记，如图3所示，支撑板5上设置有与上述角度标记配合观察的参考标记18，这样在锁止盘9转动时，可以直观地观察出转轴2和激光跟踪仪旋转的角度，从而方便调节激光跟踪仪的姿态。激光跟踪仪的姿态需要统一的指标来进行描述，本测量装置使用旋转角度对激光跟踪仪的姿态进行描述。现对激光跟踪仪任意倾斜姿态测量装置的旋转角度进行如下定义：以锁止手轮13所在一侧为视线方向(也即右视方向)，安装板6水平时为0
°
，顺时针旋转为正，逆时针旋转为负，旋转角度范围为-90
°
～90
°
。
43.本实用新型中测量装置及仪器的安装步骤如下：
44.(1)通过底板10将整个测量装置安装在三脚架或强制对中装置上；
45.(2)顺时针旋转锁止手轮13，挤压锁止块11，进而挤压锁止盘9，防止转轴2和安装板6转动对仪器造成损坏，利用固定螺钉1将激光跟踪仪固定在安装板6上；
46.(3)仪器安装完毕后，逆时针旋转锁止手轮13，解除对锁止块11和锁止盘9的挤压，转动摇把手轮12，驱动转轴2和安装板6旋转，旋转角度值可通过锁止盘9上的刻度直观体现；
47.(4)激光跟踪仪转动到理想测量姿态后，顺时针旋转锁止手轮13，固定转轴2和安装板6的位置，即可开始测量。同时，本实施例中的减速器14为为蜗轮蜗杆减速器，具体是rv30减速器，具有自锁功能，可以进一步保证激光跟踪仪的角度不会发生改变。
48.采用本实用新型的测量装置可以实现激光跟踪仪在垂直、倾斜、水平状态下测量空间点的三维坐标，是研究激光跟踪仪任意倾斜位姿测量的基础装置。基于该装置，可以开
展相关实验，研究激光跟踪仪在任意倾斜姿态测量的可行性及其测量精度，完善该领域的理论体系，解决超深狭窄竖井联系测量等实际工程难题，提高工作效率。
49.在激光跟踪仪任意倾斜姿态测量装置的其他实施例中：安装板上的固定结构也可以是供螺栓穿过的螺栓穿孔或者是焊接固定在安装板上的焊接螺柱。
50.在激光跟踪仪任意倾斜姿态测量装置的其他实施例中：支撑座可以包括底板和垂直固定在底板上的两个支撑板，转轴的两端分别转动安装在支撑板上。
51.在激光跟踪仪任意倾斜姿态测量装置的其他实施例中：驱动件也可以是不带摇把的手轮，或者驱动件也可以是长条形的摇杆。
52.在激光跟踪仪任意倾斜姿态测量装置的其他实施例中：输入轴与转轴也可以是平行的。
53.在激光跟踪仪任意倾斜姿态测量装置的其他实施例中：减速器可以是齿轮传动减速器。
54.在激光跟踪仪任意倾斜姿态测量装置的其他实施例中：转轴上不设置环形凸起，安装支架和转轴之间通过键连接实现同步转动，或者是安装支架直接通过螺钉固定在转轴上；当然，安装座还可以不包括安装支架，例如安装板直接固定在转轴上。
55.在激光跟踪仪任意倾斜姿态测量装置的其他实施例中：锁止盘可以仅由圆盘部构成，此时锁止盘与转轴之间可以直接焊接固定，也可以通过键连接实现同步转动。
56.在激光跟踪仪任意倾斜姿态测量装置的其他实施例中：锁止盘的表面可以不设置角度标记，同时支撑座上也不设置参考标记，此时可以通过其他测量手段获知转轴的旋转角度。
57.在激光跟踪仪任意倾斜姿态测量装置的其他实施例中：锁止结构可以是锁销，此时可以在支撑板上垂直固定一个固定板，固定板上设有销孔，同时转轴上沿周向设有多个插孔，锁销直接穿过固定板上的销孔插入转轴上的插孔中，实现对转轴的锁止；或者，安装支架上设有销孔，支撑板上设有多个沿周向布置的插孔，锁销直接穿过安装支架的销孔插入支撑板上的插孔中，实现对安装座的锁止。
58.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。