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專利名稱：排點(diǎn)掃描激光投射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于儀器設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，公開了一種排點(diǎn)掃描激光投射裝置。
背景技術(shù)：
近景數(shù)字?jǐn)z影測量發(fā)展迅速，受到了廣大測繪科技工作者的普遍青睞，在工農(nóng)業(yè) 生產(chǎn)、數(shù)字城市、文物保護(hù)、地圖測繪等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 傳統(tǒng)的近景攝影測量方法，為提高測量的精度，克服復(fù)雜環(huán)境帶來的影響(如光 照弱)，需在被測物體表面貼一定數(shù)量的人工標(biāo)志點(diǎn)，但對于一些形狀不規(guī)則、體積大、表面 紋理復(fù)雜、要求精度高的物體，這項(xiàng)工作又費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，有時(shí)甚至具有一定的危險(xiǎn)性。對于 一些無法實(shí)施人工作業(yè)的地方，如絕壁、高溫鍛件。就根本無法實(shí)現(xiàn)人工標(biāo)志點(diǎn)的張貼，限 制了近景數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種精度高、操作方便、實(shí)施簡 單快捷、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的排點(diǎn)掃描激光投射裝置。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種排點(diǎn)掃描激光投射裝置，包括
外殼，所述外殼內(nèi)設(shè)有激光器點(diǎn)陣，所述外殼上設(shè)有調(diào)整旋鈕和控制面板，所述調(diào)整旋鈕用
來調(diào)整激光器點(diǎn)陣的俯仰角，所述控制面板與控制電路電路板連接，用于控制步進(jìn)電機(jī)，所
述步進(jìn)電機(jī)固定在外殼上，所述外殼下面設(shè)有上底座，所述上底座上方裝有平面軸承，所述
步進(jìn)電機(jī)中軸穿過上底座中心孔并鎖緊，使中軸與上底座緊密套合，實(shí)現(xiàn)上底座以上部分
能一體轉(zhuǎn)動(dòng)，所述激光器點(diǎn)陣側(cè)面幾何中心設(shè)置投射角度控制中軸，所述投射角度控制中
軸與激光器點(diǎn)陣外框相連接。 所述的上底座通過螺絲連接下底座。 所述外殼頂部設(shè)有把手。 所述外殼內(nèi)設(shè)有散熱風(fēng)扇。 所述激光器為圓形透鏡，所述激光器口徑的直徑為7-9mm，
所述激光器點(diǎn)陣設(shè)計(jì)為50 X 4陣列。
本發(fā)明實(shí)施例的有益效果是 1.裝置的使用簡單，操作方便。適合非專業(yè)人員使用，克服了人工標(biāo)志張貼費(fèi)時(shí)費(fèi)
力、受環(huán)境限制大等缺點(diǎn)，拓展了近景攝影測量的使用范圍，使其作業(yè)更快。 2.根據(jù)用戶的需要，可靈活調(diào)整掃描密度，即掃描步進(jìn)角度的大小，突出了其方
便、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)； 3.在激光器的設(shè)計(jì)中，有效的控制了激光點(diǎn)的光斑直徑和圓度，使近景攝影測量 對激光標(biāo)志點(diǎn)中心的獲取處理更加簡單，數(shù)據(jù)處理速度更快。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例排點(diǎn)掃描激光投射裝置的正視圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例排點(diǎn)掃描激光投射裝置的側(cè)視圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例排點(diǎn)掃描激光投射裝置的側(cè)剖視圖；
圖4是本發(fā)明實(shí)施例激光器陣列左視45°示意圖；
圖5是本發(fā)明實(shí)施例激光器陣列側(cè)面圖；
圖6是本發(fā)明實(shí)施例投射光斑點(diǎn)陣與掃描示意圖。 圖中1、把手，2、散熱風(fēng)扇，3、控制電路電路板，4、步進(jìn)電機(jī)，5、激光器點(diǎn)陣，6、投 射角度控制中軸，7、平面軸承，8、電機(jī)緊固螺絲，9、上下座緊固螺絲，10、外殼，11 、上底座， 12、下底座，13、調(diào)整旋鈕，14、控制面板。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不作為對本發(fā)明的限定。
參見圖1、圖2和圖3，排點(diǎn)掃描激光投射裝置，包括外殼10，外殼10頂部設(shè)有把手 1，內(nèi)部設(shè)有激光器點(diǎn)陣5和散熱風(fēng)扇2，散熱風(fēng)扇2給激光器點(diǎn)陣5散熱，控制裝置內(nèi)部溫 度，外殼1外部調(diào)整旋鈕13和控制面板14，調(diào)整旋鈕13用來調(diào)整激光器點(diǎn)陣5的俯仰角， 控制面板14由螺絲固定在外殼10側(cè)面靠下，并與控制電路電路板3連接，組成人機(jī)交互系 統(tǒng)，控制步進(jìn)電機(jī)4，步進(jìn)電機(jī)4與外殼10用電機(jī)緊固螺絲8連接成一體，外殼10下方設(shè) 有上底座ll，在上底座11上方安裝平面軸承7用于平面旋轉(zhuǎn)，將步進(jìn)電機(jī)4中軸穿過上底 座ll中心孔并鎖緊，使中軸與上底座緊密套合，實(shí)現(xiàn)上底座以上部分能一體轉(zhuǎn)動(dòng)。最后用 上下座緊固螺絲9將上下底座11、12連接起來，通過以上部件實(shí)現(xiàn)投射裝置工作平臺的安 放和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)投射裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，投射角度控制中軸6設(shè)置在激光器點(diǎn)陣5側(cè)面幾何中心， 與激光器點(diǎn)陣5外框相連接。 為實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)角度的可控性和實(shí)時(shí)性，通過人機(jī)交互系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，操作方 便簡單。 人機(jī)交互系統(tǒng)的作用 (1)在人機(jī)交互系統(tǒng)的面板上輸入步進(jìn)掃描角度，由系統(tǒng)來控制步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)作；
(2)人機(jī)交互系統(tǒng)由ARM板、液晶屏、控制面板組成，人機(jī)交互系統(tǒng)的第一種用途， 能夠控制角度掃描范圍，方法在整平裝置后，用裝置分別照射被測物的最左側(cè)和最右側(cè)， 使裝置的投射掃描范圍能覆蓋其橫向尺寸；第二種用途，控制步進(jìn)掃描尺寸，方法直接在 控制面板上輸入。 本發(fā)明的裝置改進(jìn)了光學(xué)系統(tǒng)，用圓形透鏡來增加光斑的圓度；加裝調(diào)焦控制，以 應(yīng)對距離變化對光斑聚焦程度的影響，實(shí)現(xiàn)有效聚焦，控制光斑的大小和圓度。為滿足一般 需要，設(shè)計(jì)在30m處，光斑直徑〈10mm。考慮到光學(xué)系統(tǒng)和散熱條件的制約，激光器的最小 合理口徑設(shè)計(jì)為直徑8mm。 激光器點(diǎn)陣設(shè)計(jì)為50X4陣列，排布方式說明如下 參見圖4，其中n二 1……50， L卜丄與L卜50(i = 1，2，3，4)關(guān)于中線對稱，夾角為 a (a大小設(shè)置與投射距離和被測物投射面的高度有關(guān))，且Li—，.與Li—= 1，2，3，4， j=1...49)夾角為^即同一列的相鄰激光器之間的夾角相等。 參見圖5，其中L卜w'是Lh^基于Lhn的平移，即Lpn與Lpw'夾角為^且L2—n，
L3—n， L4—n三等分其夾角。 本發(fā)明激光器陣列的排布方式有效的克服了激光器體積帶來的困難，并創(chuàng)造了較 好的散熱環(huán)境，并充分滿足了投射點(diǎn)陣的密度和寬度的需求。
使用本發(fā)明裝置的方法
—、實(shí)施方法 1.根據(jù)被測物的周邊環(huán)境，確定使用那種顏色(激光顏色，紅色或綠色)的排點(diǎn)掃
描激光投射裝置。如測高溫物件，一般用綠光；測一般物件，一般用紅光即可。 2.根據(jù)被測物的高度(寬)確定裝置與被測物的大致距離，再沿被測物的中線確
定裝置的大體位置。 3.然后將裝置移到目測位置，將測量用三腳架打開，安置投射裝置于其上，旋緊底 部連接螺栓。打開裝置，觀察激光點(diǎn)陣是否恰好覆蓋了被測物的最大寬度，若大于其最大寬 度，則將裝置向被測物移近一些；反之，則移遠(yuǎn)一些。 4.觀察光斑投射的圓度及大小，進(jìn)行調(diào)焦控制，以求達(dá)到光斑的最佳效果。
5.利用三角架上的圓水準(zhǔn)器將裝置整平，再調(diào)整投射裝置的俯仰角。
6.明確需獲得被測物信息量的大小，即對紋理信息的掌握程度，以確定投射裝置 的投點(diǎn)密度，計(jì)算出步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)角度；再通過先后照射被測物的最左端和最右端，確定裝 置的投射的起點(diǎn)、終點(diǎn)位置方向，(先用裝置照射被測物的最左側(cè)，按下控制面板上的確 定按鈕，以記錄掃描的起點(diǎn)位置，再用裝置照射物體的最右端，按下控制面板上的確定
按鈕，以記錄掃描的終點(diǎn)位置，啟動(dòng)掃描后，投射裝置會自動(dòng)復(fù)位到起點(diǎn)位置，直至掃描到 終點(diǎn)位置)，將這兩個(gè)結(jié)果輸入系統(tǒng)以控制電機(jī)。 7.設(shè)置步進(jìn)時(shí)間間隔，期間利用單或多相機(jī)數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)對投射的點(diǎn)正進(jìn)行 拍照。 8.在完成第7步以后，按下控制面板上的開始掃描鍵，則步進(jìn)電機(jī)將控制投射
方向復(fù)位到起點(diǎn)位置方向，按預(yù)設(shè)時(shí)間間隔開始掃描，與多相機(jī)數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)同步工
作，至終點(diǎn)位置方向。 大型鍛件熱態(tài)在位檢測步驟 1.首先，在高溫鍛件是無法粘貼一般人工標(biāo)志點(diǎn)的。考慮到高溫鍛件熱態(tài)情況下
所發(fā)紅光光譜的干擾，選擇綠色排點(diǎn)掃描激光投射裝置。 2.根據(jù)鍛件的徑向尺寸(8m左右)確定裝置的大致位置。 3.將裝置移到目測位置，前后移動(dòng)尋找最佳位置，大約距高溫鍛件前邊沿25m處
(此處能避開高溫鍛件產(chǎn)生的高溫環(huán)境，避免激光器溫度過高，而導(dǎo)致的激光器壽命變短甚
至損壞)，將測量用三腳架打開，安置投射裝置于其上，旋緊底部連接螺栓。 4.進(jìn)行調(diào)焦控制，達(dá)到光斑最佳效果(此項(xiàng)工作可以在進(jìn)入測量現(xiàn)場前完成)。 5.利用三角架上的圓水準(zhǔn)器將裝置整平，再調(diào)整投射裝置的俯仰角。 6.根據(jù)情況，步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)角度設(shè)置為0.07。，因裝置在鍛件的中心線上，且鍛件長度大約18m，分別照射鍛件兩端，確定左偏右偏角度都為20° 。 7.設(shè)步進(jìn)時(shí)間間隔為0. 5s，與多相機(jī)數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)同步工作。 投射及掃描情況如圖6所示采用此激光光斑點(diǎn)陣，使用時(shí)由步進(jìn)電機(jī)控制轉(zhuǎn)動(dòng)
投射方向，覆蓋整個(gè)鍛件表面，再通過序列圖像組合獲得鍛件表面激光點(diǎn)的覆蓋圖像，從而
可以量測鍛件表面。 本發(fā)明的排點(diǎn)掃描激光投射裝置，以激光點(diǎn)陣取代了傳統(tǒng)的人工標(biāo)志點(diǎn)，不但克 服了人工標(biāo)志點(diǎn)張貼費(fèi)時(shí)費(fèi)力、受環(huán)境限制大等缺點(diǎn)，具有精度高、操作方便、實(shí)施簡單快 捷、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，拓展了近景攝影測量的使用范圍。 以上所述的實(shí)施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實(shí)施方式
的一種，本領(lǐng)域的技術(shù)人 員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種排點(diǎn)掃描激光投射裝置，包括外殼，其特征在于所述外殼內(nèi)設(shè)有激光器點(diǎn)陣，所述外殼上設(shè)有調(diào)整旋鈕和控制面板，所述調(diào)整旋鈕用來調(diào)整激光器點(diǎn)陣的俯仰角，所述控制面板與控制電路電路板連接，用于控制步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)固定在外殼上，所述外殼下面設(shè)有上底座，所述上底座上方裝有平面軸承，所述步進(jìn)電機(jī)中軸穿過上底座中心孔并鎖緊，使中軸與上底座緊密套合，所述激光器點(diǎn)陣側(cè)面幾何中心設(shè)置投射角度控制中軸，所述投射角度控制中軸與激光器點(diǎn)陣外框相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排點(diǎn)掃描激光投射裝置，其特征在于所述的上底座通過螺 絲連接下底座。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排點(diǎn)掃描激光投射裝置，其特征在于所述外殼頂部設(shè)有把手。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的排點(diǎn)掃描激光投射裝置，其特征在于所述外殼內(nèi)設(shè) 有散熱風(fēng)扇。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的排點(diǎn)掃描激光投射裝置，其特征在于所述激光器為圓形透鏡，所述激光器口徑的直徑為7-9mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的排點(diǎn)掃描激光投射裝置，其特征在于所述激光器點(diǎn)陣設(shè)計(jì) 為50X4陣列。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種排點(diǎn)掃描激光投射裝置，包括外殼，所述外殼內(nèi)設(shè)有激光器點(diǎn)陣，所述外殼上設(shè)有調(diào)整旋鈕和控制面板，所述調(diào)整旋鈕用來調(diào)整激光器點(diǎn)陣的俯仰角，所述控制面板與控制電路電路板連接，用于控制步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)固定在外殼上，所述外殼的下面設(shè)有上底座，所述上底座上方裝有平面軸承，所述步進(jìn)電機(jī)中軸穿過上底座中心孔并鎖緊，使中軸與上底座緊密套合，實(shí)現(xiàn)上底座以上部分能一體轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明的排點(diǎn)掃描激光投射裝置，以激光點(diǎn)陣取代了傳統(tǒng)的人工標(biāo)志點(diǎn)，具有精度高、操作方便、實(shí)施簡單快捷、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，拓展了近景攝影測量的使用范圍。
文檔編號G01C11/00GK101709961SQ20091022265
公開日2010年5月19日 申請日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者劉松林, 王安健, 范孝忠, 蔣理興, 賈學(xué)東, 賈超廣, 欽桂勤, 高寶華, 黃桂平 申請人:中國人民解放軍信息工程大學(xué)