本發(fā)明涉及大尺寸空間測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種旋轉(zhuǎn)激光自動(dòng)經(jīng)緯儀裝置。

背景技術(shù)：

隨著航空、航天、船舶和大型電站等領(lǐng)域在制造裝配過程中對(duì)大型部件精確定位和位置實(shí)時(shí)測(cè)控的要求不斷提高，大尺寸測(cè)量技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。近幾年，以經(jīng)緯儀作為傳感器，用兩臺(tái)或兩臺(tái)以上經(jīng)緯儀配合計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的硬件、軟件所組成的空間坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)在工程測(cè)量以及計(jì)量學(xué)中得到廣泛的應(yīng)用。

傳統(tǒng)的激光經(jīng)緯儀測(cè)量系統(tǒng)每次測(cè)量時(shí)都需人工對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，這樣不僅會(huì)降低工作效率，而且會(huì)人為引入誤差。

在大尺寸測(cè)量技術(shù)中，中國(guó)專利文獻(xiàn)“雙旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射機(jī)的內(nèi)參數(shù)標(biāo)定方法”(申請(qǐng)?zhí)?01610049835.5)，該專利申請(qǐng)公開了一種基于雙旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射機(jī)的內(nèi)參數(shù)標(biāo)定方法，但沒有涉及具體發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)，沒有具體的技術(shù)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種雙扇形旋轉(zhuǎn)激光自動(dòng)經(jīng)緯儀裝置，以解決上述技術(shù)問題；采用空間平面的交會(huì)原理，通過外置的光電傳感器采集經(jīng)緯儀發(fā)出的基準(zhǔn)激光信號(hào)和兩個(gè)平面激光信號(hào)，并傳到上位機(jī)進(jìn)行解算，即可得到傳感器所在位置的實(shí)時(shí)水平角和俯仰角。因此基于本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光自動(dòng)經(jīng)緯儀，通過在被測(cè)目標(biāo)上附加光電傳感器的方式，無(wú)須人工對(duì)準(zhǔn)，即可實(shí)現(xiàn)被測(cè)目標(biāo)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種雙扇形旋轉(zhuǎn)激光自動(dòng)經(jīng)緯儀裝置，包括雙扇形旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射頭、非接觸供電裝置、基準(zhǔn)激光發(fā)射裝置和傳動(dòng)軸系；

雙扇形旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射頭包括旋轉(zhuǎn)座、點(diǎn)激光器、點(diǎn)激光器驅(qū)動(dòng)電路、立方體分光鏡和鮑威爾棱鏡；點(diǎn)激光器、立方體分光鏡固定于旋轉(zhuǎn)座上，由點(diǎn)激光器射出的準(zhǔn)直光通過旋轉(zhuǎn)座的回轉(zhuǎn)軸，并在旋轉(zhuǎn)座回轉(zhuǎn)軸處被立方體分光鏡分成兩束光，分別打到兩個(gè)鮑威爾棱鏡的發(fā)散棱上；點(diǎn)激光器驅(qū)動(dòng)電路固定于旋轉(zhuǎn)座中，用于驅(qū)動(dòng)點(diǎn)激光器；

非接觸供電裝置用于給點(diǎn)激光器驅(qū)動(dòng)電路供電；

基準(zhǔn)激光發(fā)射裝置包括轉(zhuǎn)編碼器碼盤和旋轉(zhuǎn)編碼器讀數(shù)模塊；旋轉(zhuǎn)編碼器碼盤固定于傳動(dòng)軸系的傳動(dòng)軸上，能夠隨傳動(dòng)軸同步旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)編碼器讀數(shù)模塊用于讀取旋轉(zhuǎn)編碼器碼盤旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)；

傳動(dòng)軸系包括傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸的頂部連接雙扇形旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射頭，用于驅(qū)動(dòng)雙扇形旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射頭旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步的，兩個(gè)鮑威爾棱鏡的兩束扇形激光平面與豎直平面的夾角分別為正負(fù)30度。

進(jìn)一步的，旋轉(zhuǎn)座的頂部設(shè)有發(fā)射頭蓋。

進(jìn)一步的，非接觸供電裝置包括發(fā)射線圈座、發(fā)射線圈、接收線圈、接收線圈座和隔磁片；接收整流濾波電路集成于點(diǎn)激光器驅(qū)動(dòng)電路中；發(fā)射線圈固定于發(fā)射線圈座上，而發(fā)射線圈座安裝于固定的軸承端蓋上，并將隔磁片壓緊于發(fā)射線圈座和旋轉(zhuǎn)座之間；電源線接入發(fā)射震蕩放大電路，使得發(fā)射線圈產(chǎn)生時(shí)變磁場(chǎng)；接收線圈固定于接收線圈座，而接收線圈座安裝于轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)座底部；接收線圈由于電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生的交流電經(jīng)由接收整流濾波電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電，給點(diǎn)激光器驅(qū)動(dòng)電路供電。

進(jìn)一步的，基準(zhǔn)激光發(fā)射裝置包括環(huán)形柔性LED燈帶、有機(jī)玻璃燈罩、旋轉(zhuǎn)編碼器安裝座、旋轉(zhuǎn)編碼器防護(hù)罩、旋轉(zhuǎn)編碼器碼盤、旋轉(zhuǎn)編碼器讀數(shù)模塊和LED燈帶驅(qū)動(dòng)電路；旋轉(zhuǎn)編碼器碼盤固定于傳動(dòng)軸上隨傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)；傳動(dòng)軸外周設(shè)有軸承座；旋轉(zhuǎn)編碼器安裝座固定在軸承座下方，而旋轉(zhuǎn)編碼器防護(hù)罩及讀數(shù)模塊固定于旋轉(zhuǎn)編碼器安裝座下方；LED燈帶驅(qū)動(dòng)電路安裝于經(jīng)緯儀殼體上腔；環(huán)形柔性LED燈帶固定于軸承座及發(fā)射線圈座外表面；有機(jī)玻璃燈罩固定于發(fā)射線圈座上。

進(jìn)一步的，發(fā)射震蕩放大電路集成于LED燈帶驅(qū)動(dòng)電路中。

進(jìn)一步的，驅(qū)動(dòng)軸系包括傳動(dòng)軸、鎖緊螺母、軸承端蓋、軸承密封環(huán)、上角接觸球軸承、下角接觸球軸承、軸承拉拔環(huán)、軸承座、聯(lián)軸器、聯(lián)軸器防護(hù)罩和伺服電機(jī)；伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器連接傳動(dòng)軸；傳動(dòng)軸穿過軸承座中部；傳動(dòng)軸位于軸承座中的部分從下至上依次設(shè)有軸承拉拔環(huán)、下角接觸球軸承、上角接觸球軸承和軸承端蓋，軸承端蓋上部通過鎖緊螺母鎖緊；軸承端蓋的外側(cè)設(shè)有軸承密封環(huán)。

進(jìn)一步的，還包括經(jīng)緯儀殼體和底座；經(jīng)緯儀殼體固定在底座上方；伺服電機(jī)安裝于經(jīng)緯儀殼體下腔，軸承座安裝于經(jīng)緯儀殼體上方。

本發(fā)明采用立方體分光鏡，將一束準(zhǔn)直光通過立方體分光鏡，分成兩束相交于發(fā)射頭回轉(zhuǎn)軸的準(zhǔn)直光，并通過鮑威爾棱鏡發(fā)散成扇形激光平面。

本發(fā)明采用非接觸線圈為轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)激光器供電，體積小重量輕，且無(wú)污染免維護(hù)。

本發(fā)明采用附加傳動(dòng)軸的方式，通過一對(duì)角接觸球軸承保證雙扇形旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射頭的回轉(zhuǎn)精度。

本發(fā)明采用柔性電路板制作的環(huán)形LED燈帶，體積小，質(zhì)量輕，安裝方便，可靠性高。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：保證了兩個(gè)扇形激光平面與旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射頭的回轉(zhuǎn)軸交點(diǎn)距離最小，并且保證了發(fā)射頭的回轉(zhuǎn)精度，減小了雙扇形旋轉(zhuǎn)激光自動(dòng)經(jīng)緯儀工作時(shí)的系統(tǒng)誤差。此外鮑威爾棱鏡發(fā)散出的扇形激光光強(qiáng)均勻，線性度高，同樣保證了系統(tǒng)的測(cè)量精度。

附圖說(shuō)明

圖1為雙扇形旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射頭光路示意圖；

圖2為雙扇形旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射頭的剖面圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。

如圖1所示，一種雙扇形旋轉(zhuǎn)激光自動(dòng)經(jīng)緯儀，包括雙扇形旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射頭1、非接觸供電裝置2、基準(zhǔn)激光發(fā)射裝置3、傳動(dòng)軸系4、經(jīng)緯儀殼體5和底座6。

如圖2所示，雙扇形旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射頭1包括旋轉(zhuǎn)座101、點(diǎn)激光器102、點(diǎn)激光器驅(qū)動(dòng)電路103、立方體分光鏡104、鮑威爾棱鏡105和發(fā)射頭蓋106。點(diǎn)激光器102、立方體分光鏡104固定于旋轉(zhuǎn)座101上，由點(diǎn)激光器102射出的準(zhǔn)直光通過旋轉(zhuǎn)座101的回轉(zhuǎn)軸，并在旋轉(zhuǎn)座101回轉(zhuǎn)軸處被立方體分光鏡104分成兩束光，分別打到兩個(gè)鮑威爾棱鏡105的發(fā)散棱上。旋轉(zhuǎn)兩個(gè)鮑威爾棱鏡105使兩束扇形激光平面與豎直平面的夾角分別為正負(fù)30度左右后，固定兩個(gè)鮑威爾棱鏡105。點(diǎn)激光器驅(qū)動(dòng)電路103固定于旋轉(zhuǎn)座101中，用于驅(qū)動(dòng)點(diǎn)激光器102；旋轉(zhuǎn)座101的頂部設(shè)有發(fā)射頭蓋106。

非接觸供電裝置2包括發(fā)射線圈座201、發(fā)射線圈202、接收線圈203、接收線圈座204和隔磁片205。接收整流濾波電路集成于點(diǎn)激光器驅(qū)動(dòng)電路103中，發(fā)射震蕩放大電路集成于LED燈帶驅(qū)動(dòng)電路307中。發(fā)射線圈203固定于發(fā)射線圈座204上，而發(fā)射線圈座204安裝于固定的軸承端蓋403上，并將隔磁片205壓緊。電源線接入發(fā)射震蕩放大電路，使得發(fā)射線圈產(chǎn)生時(shí)變磁場(chǎng)。接收線圈202固定于接收線圈座201，而接收線圈座201安裝于轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)座101底部。接收線圈202由于電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生的交流電經(jīng)由接收整流濾波電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電，給點(diǎn)激光器驅(qū)動(dòng)電路103供電。

基準(zhǔn)激光發(fā)射裝置3包括環(huán)形柔性LED燈帶301、有機(jī)玻璃燈罩302、旋轉(zhuǎn)編碼器安裝座303、旋轉(zhuǎn)編碼器防護(hù)罩304、旋轉(zhuǎn)編碼器碼盤305、旋轉(zhuǎn)編碼器讀數(shù)模塊306和LED燈帶驅(qū)動(dòng)電路307。旋轉(zhuǎn)編碼器碼盤305固定于傳動(dòng)軸401上隨傳動(dòng)軸401旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)編碼器安裝座303固定在軸承座408下方，而旋轉(zhuǎn)編碼器防護(hù)罩304及讀數(shù)模塊306固定于旋轉(zhuǎn)編碼器安裝座303下方。LED燈帶驅(qū)動(dòng)電路307安裝于經(jīng)緯儀殼體5上腔。環(huán)形柔性LED燈帶301固定于軸承座408及發(fā)射線圈座201外表面。有機(jī)玻璃燈罩302固定于發(fā)射線圈座201上。

驅(qū)動(dòng)軸系4包括傳動(dòng)軸401、鎖緊螺母402、軸承端蓋403、軸承密封環(huán)404、上角接觸球軸承405、下角接觸球軸承406、軸承拉拔環(huán)407、軸承座408、聯(lián)軸器409、聯(lián)軸器防護(hù)罩410和伺服電機(jī)411。

經(jīng)緯儀殼體5固定在底座6上方。伺服電機(jī)411安裝于經(jīng)緯儀殼體5下腔，伺服電機(jī)411產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)由聯(lián)軸器409傳遞到傳動(dòng)軸401，從而帶動(dòng)雙扇形旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射頭1以及旋轉(zhuǎn)編碼器碼盤305轉(zhuǎn)動(dòng)。聯(lián)軸器409位于經(jīng)緯儀殼體5上腔，聯(lián)軸器409外側(cè)設(shè)有聯(lián)軸器防護(hù)罩410；軸承座408安裝于經(jīng)緯儀殼體5上方，傳動(dòng)軸401穿過軸承座408中部；傳動(dòng)軸401位于軸承座408中的部分從下至上依次設(shè)有軸承拉拔環(huán)407、下角接觸球軸承406、上角接觸球軸承405和軸承端蓋403，軸承端蓋403上部通過鎖緊螺母402鎖緊。軸承端蓋403的外側(cè)設(shè)有軸承密封環(huán)404。

本發(fā)明一種雙扇形旋轉(zhuǎn)激光自動(dòng)經(jīng)緯儀的工作過程為：

伺服電機(jī)411產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過聯(lián)軸器409將運(yùn)動(dòng)傳遞到傳動(dòng)軸401上，從而驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)編碼器碼盤305以及雙扇形旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射頭1旋轉(zhuǎn)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)編碼器碼盤305旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)編碼器讀取模塊306在每個(gè)旋轉(zhuǎn)周期固定時(shí)刻輸出Z相脈沖。之后該Z相脈沖輸入到LED燈帶驅(qū)動(dòng)電路307中進(jìn)行信號(hào)脈寬壓縮，從而驅(qū)動(dòng)環(huán)形柔性LED燈帶301在伺服電機(jī)411每個(gè)旋轉(zhuǎn)周期的固定時(shí)刻閃爍，為經(jīng)緯儀提供基準(zhǔn)時(shí)刻的激光脈沖。此外，非接觸供電裝置2利用電磁感應(yīng)原理用于為點(diǎn)激光器驅(qū)動(dòng)電路103供電，其中發(fā)射線圈202固定不動(dòng)，接收線圈203隨旋轉(zhuǎn)座101旋轉(zhuǎn)，發(fā)射線圈座201及接收線圈座204用于安裝兩個(gè)線圈，同時(shí)與隔磁片205一同構(gòu)成隔磁模塊，防止金屬的旋轉(zhuǎn)座101、伺服電機(jī)411、經(jīng)緯儀殼體5因電渦流效應(yīng)而發(fā)熱。接收整流濾波電路為點(diǎn)激光器驅(qū)動(dòng)電路103供電，從而點(diǎn)亮點(diǎn)激光器102。點(diǎn)激光器102發(fā)射一束經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后的激光光束，激光光束通過旋轉(zhuǎn)座101的回轉(zhuǎn)中心，并在旋轉(zhuǎn)座101回轉(zhuǎn)中心處被分光比為1:1的立方體分光鏡104分成兩束由同一點(diǎn)發(fā)射出的相互垂直的準(zhǔn)直光。兩束光分別通過兩個(gè)鮑威爾棱鏡105，在一個(gè)維度上以扇形發(fā)散一束準(zhǔn)直光而產(chǎn)生一條筆直且均勻激光線，從而構(gòu)成兩個(gè)與旋轉(zhuǎn)座101回轉(zhuǎn)軸交于同一點(diǎn)的兩個(gè)扇形激光平面。最后通過旋轉(zhuǎn)兩個(gè)鮑威爾棱鏡105使兩個(gè)扇形激光平面與豎直平面的夾角分別為正負(fù)30°。兩個(gè)扇形激光平面以及環(huán)形柔性LED燈帶301的閃爍基準(zhǔn)激光一同構(gòu)成了雙扇形旋轉(zhuǎn)激光自動(dòng)經(jīng)緯儀的測(cè)量激光網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明采用空間平面的交會(huì)原理，通過外置的光電傳感器采集經(jīng)緯儀發(fā)出的基準(zhǔn)激光信號(hào)和兩個(gè)平面激光信號(hào)，并傳到上位機(jī)進(jìn)行解算，即可得到傳感器所在位置的實(shí)時(shí)水平角和俯仰角。因此基于本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光自動(dòng)經(jīng)緯儀，通過在被測(cè)目標(biāo)上附加光電傳感器的方式，無(wú)須人工對(duì)準(zhǔn)，即可實(shí)現(xiàn)被測(cè)目標(biāo)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量。