专利名称：一种船用激光扫描测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于精密测量装置领域，涉及一种船用激光扫描测量仪。
背景技术：
激光扫描测量技术是近年来发展起来的一项新兴技术，可全天候、快速、直接、高精度地采集大范围区域的三维信息，实现测量模型的数字化。已广泛应用于城市测绘、文物数字化保护、航天、航空、水利、制造等诸多领域。 我国船舶工业未来的发展目标之一就是提高造船效率和造船质量，迫切需要先进的检测仪器提升造船水平。目前国内大部分船厂还在应用激光经纬仪、钢尺等原始的测量方法对船体分段及零部件进行检测，难以满足先进造船模式的需要。虽然绝大多数先进船厂已经引入全站仪进行船体分段的精度检测，效果较好，但是全站仪测量只能够获得船体分段及零部件关键点的精度信息，难以获得船体分段及零部件完整的三维模型信息，且测量效率不高，而且船厂现有的测量设备精度低。
实用新型内容本实用新型其目的就在于克服以上缺陷而提供一种船用激光扫描测量仪，不仅能自动化地获得船体分段及零部件的三维模型信息，实现船体分段及零部件三维尺寸信息的数字化，且能够分析船体分段及零部件关键点的精度，以表格的形式给出设计值与测量值的比较结果，具有能够自动完成船厂精度测量，提升船厂测量精度与测量效率的优点。本实用新型为了实现上述目的而采取的技术方案，该装置包括仪器箱体和仪器底座，仪器底座设置在仪器箱体的底部中间位置，其它部件组成一个箱体；仪器底座上部为方位旋转轴，自下而上依次设置旋转轴圆光栅及旋转轴电机；仪器箱体的上部左侧为俯仰轴，俯仰轴从左自右依次设置俯仰轴电机及俯仰轴圆光栅；俯仰轴的末端右侧设置扫描镜；在仪器箱体的右侧依次设置测距镜和相机反射镜；测距镜的下侧设置激光测距传感器，相机反射镜的下部设置数码相机，扫描镜、测距镜与相机反射镜平行，均与俯仰轴轴线呈45度夹角，保证光路同轴；仪器控制部分设置于仪器箱体的左侧下部。在造船过程中，本仪器能重构船体分段及零部件三维数字化模型，还能够根据船体分段及零部件设计值的关键点列表实现关键点所在区域的扫描测量，并输出分析报表。本实用新型还包括这样一些特征I、器件选择中，激光测距传感器型号为LMS30 ;镜片材料为K9。2、机械转动装置由相互垂直的旋转轴与俯仰轴两套轴系组成，由电机驱动模块驱动，控制器采用ARMll高性能处理器，圆光栅选用英国雷尼绍(Renishaw)公司的RESM20USA52圆光栅，读数头SR05A，采用以色列ELMO公司的WHISTLE系列驱动器，电机为成都906厂生产。3、光路中测距镜表面贴膜，905nm波长激光的反射率与自然光的折射率均大于95%。[0010]4、操作者在软件监视窗口中选择矩形区域，仪器根据该选择确定扫描范围并进行扫描测量。5、测控软件中导入关键点列表，并由操作者操控完成初始三个关键点坐标值的测量，测控软件控制仪器自动完成剩余关键点所在区域的扫描测量，提取关键点坐标并生成分析报表。与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于，I、设计过程中考虑到了用户使用的方便性，仪器设计为便携结构；2、相机朝向与测距光束同轴，无需粗扫描，就能够通过相机准确获得被测物的信息，使得扫描测量的范围选择更加准确；3、本实用新型为全自动仪器，减少了测量中人为操作所带来的误差；4、关键点自动扫描测量方式的设计，有效提升了船厂测量效率，减少了工人外业测量强度；5、该仪器高效地采集船体分段及零部件的三维模型信息，实现船体分段及零部件的数字化，能够推动数字化造船的发展。
图I本实用新型的结构示意图。图2本实用新型关键区域扫描示意图。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型一种船用激光扫描测量仪，包括仪器箱体12和仪器底座8，其特征在于，仪器底座8设置在仪器箱体的底部中间位置，其它部件组成一个箱体；仪器底座8上部为方位旋转轴，自下而上依次设置旋转轴圆光栅9及旋转轴电机10 ;仪器箱体12的上部左侧为俯仰轴，俯仰轴从左自右依次设置俯仰轴电机I及俯仰轴圆光栅2 ;俯仰轴的末端右侧设置扫描镜3 ;在仪器箱体12的右侧依次设置测距镜4和相机反射镜5 ;测距镜4的下侧设置激光测距传感器7，相机反射镜5的下部设置数码相机6，扫描镜3、测距镜4与相机反射镜5平行，均与俯仰轴轴线呈45度夹角，保证光路同轴；仪器控制部分11设置于仪器箱体12的左侧下部。
以下结合附图举例对本实用新型做更详细地描述结合图1，测距镜4表面镀膜，对激光测距传感器7发射的波长为905nm激光的反射率及数码相机6取景所需的可见光的透过率都超过95%。这种设计使得数码相机6所采集图像的中心与激光测距传感器7所发射的激光光束方向同轴，无论扫描镜3及仪器朝向哪个方向，操作者都能够在测控软件监视窗口中观察到激光测距传感器7发射光束所对准处的图像，无需粗扫描，操作者就能够在测控软件界面中观察到被测物，使扫描范围的选择更加合理、高效。扫描区域选择方法为在监视窗口中的任意一点单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“扫描角点一”，在监视窗口中的另外一点再次单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“扫描角点二”，则仪器以此两点组成的矩形区域为扫描区域进行扫描测量。具体测量过程为安装在该仪器箱体一侧的激光测距传感器7发出一束激光，通过测距镜4反射到固定在俯仰轴上的扫描镜3上并反射到被测物的表面，由于被测物对905nm波长的激光有一定反射率，激光经被测物表面漫反射后按原路返回激光测距传感器，通过计算整个过程光走过的时间，再经过公式转化，获取仪器与被测点的距离。同时，仪器下部的旋转轴电机10能够连续不断地带动仪器转动，改变仪器朝向，俯仰轴上的俯仰轴电机I带动扫描镜3旋转。旋转轴转过角度与俯仰轴转过角度分别由旋转轴圆光栅9与俯仰轴圆光栅2测得。这样，被测物表面各个点的坐标信息就由仪器与被测点的距离5；、旋转轴圆光栅读数值
权利要求1.一种船用激光扫描测量仪，包括仪器箱体(12)和仪器底座(8)，其特征在于，仪器底座(8)设置在仪器箱体的底部中间位置，其它部件组成一个箱体；仪器底座(8)上部为方位旋转轴，自下而上依次设置旋转轴圆光栅(9)及旋转轴电机(10);仪器箱体(12)的上部左侧为俯仰轴，俯仰轴从左自右依次设置俯仰轴电机(I)及俯仰轴圆光栅(2);俯仰轴的末端右侧设置扫描镜(3);在仪器箱体(12)的右侧依次设置测距镜(4)和相机反射镜(5);测距镜(4)的下侧设置激光测距传感器(7)，相机反射镜(5)的下部设置数码相机(6)，扫描镜(3)、测距镜(4)与相机反射镜(5)平行，均与俯仰轴轴线呈45度夹角，保证光路同轴；仪器控制部分(11)设置于仪器箱体(12)的左侧下部。
专利摘要本实用新型涉及一种船用激光扫描测量仪，该装置包括仪器箱体和仪器底座，仪器底座设置在仪器箱体的底部中间位置，其它部件组成一个箱体；仪器底座上部为方位旋转轴，自下而上依次设置旋转轴圆光栅及旋转轴电机；仪器箱体的上部左侧为俯仰轴，俯仰轴从左自右依次设置俯仰轴电机及俯仰轴圆光栅；俯仰轴的末端右侧设置扫描镜；在仪器箱体的右侧依次设置测距镜和相机反射镜；测距镜的下侧设置激光测距传感器，相机反射镜的下部设置数码相机，扫描镜、测距镜与相机反射镜平行，均与俯仰轴轴线呈45度夹角，保证光路同轴；仪器控制部分设置于仪器箱体的左侧下部。在造船过程中，本仪器能重构船体分段及零部件三维数字化模型，还能够根据船体分段及零部件设计值的关键点列表实现关键点所在区域的扫描测量，并输出分析报表。
文档编号G01B11/24GK202599338SQ201120495739
公开日2012年12月12日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者夏桂锁, 赖智华, 赵继亮 申请人:九江精密测试技术研究所