專利名稱：一種船用激光掃描測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于精密測(cè)量裝置領(lǐng)域，涉及一種船用激光掃描測(cè)量?jī)x。
背景技術(shù)：
激光掃描測(cè)量技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新興技術(shù)，可全天候、快速、直接、高精度地采集大范圍區(qū)域的三維信息，實(shí)現(xiàn)測(cè)量模型的數(shù)字化。已廣泛應(yīng)用于城市測(cè)繪、文物數(shù)字化保護(hù)、航天、航空、水利、制造等諸多領(lǐng)域。 我國(guó)船舶工業(yè)未來(lái)的發(fā)展目標(biāo)之一就是提高造船效率和造船質(zhì)量，迫切需要先進(jìn)的檢測(cè)儀器提升造船水平。目前國(guó)內(nèi)大部分船廠還在應(yīng)用激光經(jīng)緯儀、鋼尺等原始的測(cè)量方法對(duì)船體分段及零部件進(jìn)行檢測(cè)，難以滿足先進(jìn)造船模式的需要。雖然絕大多數(shù)先進(jìn)船廠已經(jīng)引入全站儀進(jìn)行船體分段的精度檢測(cè)，效果較好，但是全站儀測(cè)量只能夠獲得船體分段及零部件關(guān)鍵點(diǎn)的精度信息，難以獲得船體分段及零部件完整的三維模型信息，且測(cè)量效率不高，而且船廠現(xiàn)有的測(cè)量設(shè)備精度低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型其目的就在于克服以上缺陷而提供一種船用激光掃描測(cè)量?jī)x，不僅能自動(dòng)化地獲得船體分段及零部件的三維模型信息，實(shí)現(xiàn)船體分段及零部件三維尺寸信息的數(shù)字化，且能夠分析船體分段及零部件關(guān)鍵點(diǎn)的精度，以表格的形式給出設(shè)計(jì)值與測(cè)量值的比較結(jié)果，具有能夠自動(dòng)完成船廠精度測(cè)量，提升船廠測(cè)量精度與測(cè)量效率的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型為了實(shí)現(xiàn)上述目的而采取的技術(shù)方案，該裝置包括儀器箱體和儀器底座，儀器底座設(shè)置在儀器箱體的底部中間位置，其它部件組成一個(gè)箱體；儀器底座上部為方位旋轉(zhuǎn)軸，自下而上依次設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸圓光柵及旋轉(zhuǎn)軸電機(jī)；儀器箱體的上部左側(cè)為俯仰軸，俯仰軸從左自右依次設(shè)置俯仰軸電機(jī)及俯仰軸圓光柵；俯仰軸的末端右側(cè)設(shè)置掃描鏡；在儀器箱體的右側(cè)依次設(shè)置測(cè)距鏡和相機(jī)反射鏡；測(cè)距鏡的下側(cè)設(shè)置激光測(cè)距傳感器，相機(jī)反射鏡的下部設(shè)置數(shù)碼相機(jī)，掃描鏡、測(cè)距鏡與相機(jī)反射鏡平行，均與俯仰軸軸線呈45度夾角，保證光路同軸；儀器控制部分設(shè)置于儀器箱體的左側(cè)下部。在造船過(guò)程中，本儀器能重構(gòu)船體分段及零部件三維數(shù)字化模型，還能夠根據(jù)船體分段及零部件設(shè)計(jì)值的關(guān)鍵點(diǎn)列表實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵點(diǎn)所在區(qū)域的掃描測(cè)量，并輸出分析報(bào)表。本實(shí)用新型還包括這樣一些特征I、器件選擇中，激光測(cè)距傳感器型號(hào)為L(zhǎng)MS30 ;鏡片材料為K9。2、機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)裝置由相互垂直的旋轉(zhuǎn)軸與俯仰軸兩套軸系組成，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)，控制器采用ARMll高性能處理器，圓光柵選用英國(guó)雷尼紹(Renishaw)公司的RESM20USA52圓光柵，讀數(shù)頭SR05A，采用以色列ELMO公司的WHISTLE系列驅(qū)動(dòng)器，電機(jī)為成都906廠生產(chǎn)。3、光路中測(cè)距鏡表面貼膜，905nm波長(zhǎng)激光的反射率與自然光的折射率均大于95%。[0010]4、操作者在軟件監(jiān)視窗口中選擇矩形區(qū)域，儀器根據(jù)該選擇確定掃描范圍并進(jìn)行掃描測(cè)量。5、測(cè)控軟件中導(dǎo)入關(guān)鍵點(diǎn)列表，并由操作者操控完成初始三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)值的測(cè)量，測(cè)控軟件控制儀器自動(dòng)完成剩余關(guān)鍵點(diǎn)所在區(qū)域的掃描測(cè)量，提取關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)并生成分析報(bào)表。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于，I、設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮到了用戶使用的方便性，儀器設(shè)計(jì)為便攜結(jié)構(gòu)；2、相機(jī)朝向與測(cè)距光束同軸，無(wú)需粗掃描，就能夠通過(guò)相機(jī)準(zhǔn)確獲得被測(cè)物的信息，使得掃描測(cè)量的范圍選擇更加準(zhǔn)確；3、本實(shí)用新型為全自動(dòng)儀器，減少了測(cè)量中人為操作所帶來(lái)的誤差；4、關(guān)鍵點(diǎn)自動(dòng)掃描測(cè)量方式的設(shè)計(jì)，有效提升了船廠測(cè)量效率，減少了工人外業(yè)測(cè)量強(qiáng)度；5、該儀器高效地采集船體分段及零部件的三維模型信息，實(shí)現(xiàn)船體分段及零部件的數(shù)字化，能夠推動(dòng)數(shù)字化造船的發(fā)展。

圖I本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2本實(shí)用新型關(guān)鍵區(qū)域掃描示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，本實(shí)用新型一種船用激光掃描測(cè)量?jī)x，包括儀器箱體12和儀器底座8，其特征在于，儀器底座8設(shè)置在儀器箱體的底部中間位置，其它部件組成一個(gè)箱體；儀器底座8上部為方位旋轉(zhuǎn)軸，自下而上依次設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸圓光柵9及旋轉(zhuǎn)軸電機(jī)10 ;儀器箱體12的上部左側(cè)為俯仰軸，俯仰軸從左自右依次設(shè)置俯仰軸電機(jī)I及俯仰軸圓光柵2 ;俯仰軸的末端右側(cè)設(shè)置掃描鏡3 ;在儀器箱體12的右側(cè)依次設(shè)置測(cè)距鏡4和相機(jī)反射鏡5 ;測(cè)距鏡4的下側(cè)設(shè)置激光測(cè)距傳感器7，相機(jī)反射鏡5的下部設(shè)置數(shù)碼相機(jī)6，掃描鏡3、測(cè)距鏡4與相機(jī)反射鏡5平行，均與俯仰軸軸線呈45度夾角，保證光路同軸；儀器控制部分11設(shè)置于儀器箱體12的左側(cè)下部。

以下結(jié)合附圖舉例對(duì)本實(shí)用新型做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖1，測(cè)距鏡4表面鍍膜，對(duì)激光測(cè)距傳感器7發(fā)射的波長(zhǎng)為905nm激光的反射率及數(shù)碼相機(jī)6取景所需的可見光的透過(guò)率都超過(guò)95%。這種設(shè)計(jì)使得數(shù)碼相機(jī)6所采集圖像的中心與激光測(cè)距傳感器7所發(fā)射的激光光束方向同軸，無(wú)論掃描鏡3及儀器朝向哪個(gè)方向，操作者都能夠在測(cè)控軟件監(jiān)視窗口中觀察到激光測(cè)距傳感器7發(fā)射光束所對(duì)準(zhǔn)處的圖像，無(wú)需粗掃描，操作者就能夠在測(cè)控軟件界面中觀察到被測(cè)物，使掃描范圍的選擇更加合理、高效。掃描區(qū)域選擇方法為在監(jiān)視窗口中的任意一點(diǎn)單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇“掃描角點(diǎn)一”，在監(jiān)視窗口中的另外一點(diǎn)再次單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇“掃描角點(diǎn)二”，則儀器以此兩點(diǎn)組成的矩形區(qū)域?yàn)閽呙鑵^(qū)域進(jìn)行掃描測(cè)量。具體測(cè)量過(guò)程為安裝在該儀器箱體一側(cè)的激光測(cè)距傳感器7發(fā)出一束激光，通過(guò)測(cè)距鏡4反射到固定在俯仰軸上的掃描鏡3上并反射到被測(cè)物的表面，由于被測(cè)物對(duì)905nm波長(zhǎng)的激光有一定反射率，激光經(jīng)被測(cè)物表面漫反射后按原路返回激光測(cè)距傳感器，通過(guò)計(jì)算整個(gè)過(guò)程光走過(guò)的時(shí)間，再經(jīng)過(guò)公式轉(zhuǎn)化，獲取儀器與被測(cè)點(diǎn)的距離。同時(shí)，儀器下部的旋轉(zhuǎn)軸電機(jī)10能夠連續(xù)不斷地帶動(dòng)儀器轉(zhuǎn)動(dòng)，改變儀器朝向，俯仰軸上的俯仰軸電機(jī)I帶動(dòng)掃描鏡3旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過(guò)角度與俯仰軸轉(zhuǎn)過(guò)角度分別由旋轉(zhuǎn)軸圓光柵9與俯仰軸圓光柵2測(cè)得。這樣，被測(cè)物表面各個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)信息就由儀器與被測(cè)點(diǎn)的距離5；、旋轉(zhuǎn)軸圓光柵讀數(shù)值
權(quán)利要求1.一種船用激光掃描測(cè)量?jī)x，包括儀器箱體(12)和儀器底座(8)，其特征在于，儀器底座(8)設(shè)置在儀器箱體的底部中間位置，其它部件組成一個(gè)箱體；儀器底座(8)上部為方位旋轉(zhuǎn)軸，自下而上依次設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸圓光柵(9)及旋轉(zhuǎn)軸電機(jī)(10);儀器箱體(12)的上部左側(cè)為俯仰軸，俯仰軸從左自右依次設(shè)置俯仰軸電機(jī)(I)及俯仰軸圓光柵(2);俯仰軸的末端右側(cè)設(shè)置掃描鏡(3);在儀器箱體(12)的右側(cè)依次設(shè)置測(cè)距鏡(4)和相機(jī)反射鏡(5);測(cè)距鏡(4)的下側(cè)設(shè)置激光測(cè)距傳感器(7)，相機(jī)反射鏡(5)的下部設(shè)置數(shù)碼相機(jī)(6)，掃描鏡(3)、測(cè)距鏡(4)與相機(jī)反射鏡(5)平行，均與俯仰軸軸線呈45度夾角，保證光路同軸；儀器控制部分(11)設(shè)置于儀器箱體(12)的左側(cè)下部。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種船用激光掃描測(cè)量?jī)x，該裝置包括儀器箱體和儀器底座，儀器底座設(shè)置在儀器箱體的底部中間位置，其它部件組成一個(gè)箱體；儀器底座上部為方位旋轉(zhuǎn)軸，自下而上依次設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸圓光柵及旋轉(zhuǎn)軸電機(jī)；儀器箱體的上部左側(cè)為俯仰軸，俯仰軸從左自右依次設(shè)置俯仰軸電機(jī)及俯仰軸圓光柵；俯仰軸的末端右側(cè)設(shè)置掃描鏡；在儀器箱體的右側(cè)依次設(shè)置測(cè)距鏡和相機(jī)反射鏡；測(cè)距鏡的下側(cè)設(shè)置激光測(cè)距傳感器，相機(jī)反射鏡的下部設(shè)置數(shù)碼相機(jī)，掃描鏡、測(cè)距鏡與相機(jī)反射鏡平行，均與俯仰軸軸線呈45度夾角，保證光路同軸；儀器控制部分設(shè)置于儀器箱體的左側(cè)下部。在造船過(guò)程中，本儀器能重構(gòu)船體分段及零部件三維數(shù)字化模型，還能夠根據(jù)船體分段及零部件設(shè)計(jì)值的關(guān)鍵點(diǎn)列表實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵點(diǎn)所在區(qū)域的掃描測(cè)量，并輸出分析報(bào)表。
文檔編號(hào)G01B11/24GK202599338SQ201120495739
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者夏桂鎖, 賴智華, 趙繼亮 申請(qǐng)人:九江精密測(cè)試技術(shù)研究所