手持式三坐标测量设备及三维测量系统技术方案

本发明专利技术提供了一种手持式三坐标测量设备及三维测量系统，属于测量设备技术领域，包括握持装置、特征标记装置、探针装置和复位装置；握持装置具有连接通道；特征标记装置间隔设于握持装置的前侧，特征标记装置的连接轴同轴插设于连接通道；探针装置固接于特征标记装置的下部；复位装置的第一复位单元沿连接轴的周向设于连接轴和连接通道之间，并被配置有使连接轴保持与连接通道同轴状态的预紧力，第二复位单元设于连接壁与特征标记装置之间，并被配置有使特征标记装置向前远离连接壁的预紧力。本发明专利技术避免了探针装置单独运动时与特征标记装置位姿不一致造成的识别误差，从而保证探针装置在测量过程中始终保持与特征点一致的位姿解算结果。解算结果。解算结果。

【技术实现步骤摘要】
手持式三坐标测量设备及三维测量系统


[0001]本专利技术属于测量设备
，具体涉及一种手持式三坐标测量设备及三维测量系统。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，对于测量设备的性能要求越来越高，测量设备的种类也层出不穷。三坐标测量设备是指能在六面体的空间范围内表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的设备，可进行高精度的测量，是一类重要的测量设备。
[0003]现有的三坐标测量设备主要分为机床式和手持式，机床式设备占用空间大，对于安装空间具有较高的要求，且容易出现不同人员操作导致测量结果出现偏差的问题；手持式设备体积较为小巧，对于空间的要求不高，可单手操作，还配备有可实现高精度三维测量的空间识别技术，有效提升了操作的便捷性和测量的准确度。但是，手持式测量设备的探头往往是可伸缩探头，当探头抵接于待测物体表面后探头产生伸缩动作，其伸缩动作与特征点的动作不一致，导致回程误差，降低测量精度，影响测量可靠性。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种手持式三坐标测量设备及三维测量系统，旨在解决现有手持式测量设备中存在的测量时因回程误差导致测量精度不足的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]第一方面，提供一种手持式三坐标测量设备，包括：
[0007]握持装置，前部形成连接壁，所述连接壁形成有连接通道；
[0008]特征标记装置，间隔设于所述握持装置的前侧，所述特征标记装置的前侧形成多个特征点，所述特征标记装置的后部形成向后延伸的连接轴，所述连接轴同轴插设于所述连接通道，并与所述连接通道的内壁间隔设置；
[0009]探针装置，固接于所述特征标记装置的下部；
[0010]复位装置，具有第一复位单元和第二复位单元，所述第一复位单元沿所述连接轴的周向设于所述连接轴和所述连接通道之间，并被配置有使所述连接轴保持与所述连接通道同轴状态的预紧力，所述第二复位单元设于所述连接壁与所述特征标记装置之间，并被配置有使所述特征标记装置向前远离所述连接壁的预紧力。
[0011]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述连接轴沿第一路径设有多个，所述连接通道沿所述第一路径对应设有多个。
[0012]一些实施例中，所述探针装置包括探测球头和连接柱，所述连接柱的上端固定于所述特征标记装置，下端连接有所述探测球头，所述连接柱的下端相对于所述第一路径向后倾斜预设角度，所述预设角度为10
°
～20
°
。
[0013]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述特征标记装置的前侧面为凹凸状侧面，所述凹凸状侧面的凸出区域和凹陷区域分别设有形成有多个特征点，其中至少一个
所述凸出区域和/或所述凹陷区域上的多个所述特征点呈三角形分布。
[0014]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述特征标记装置包括：
[0015]特征点载体，后侧形成所述连接轴；
[0016]点光源，设于所述特征点载体；
[0017]导光柱，罩设于所述点光源的前侧，所述导光柱的外周面和前侧面均覆盖有掩膜板；以及
[0018]镜片，盖设于所述导光柱的前部；
[0019]所述点光源、所述导光柱、所述镜片和所述掩膜板形成所述特征点。
[0020]一些实施例中，覆盖于所述导光柱前侧的所述掩膜板的前侧面还覆盖有散光层。
[0021]一些实施例中，所述特征点载体为向后开口的壳体结构，所述手持式三坐标测量设备还包括姿态传感装置，所述姿态传感装置包括信号发射器、信号接收器和遮挡件，所述信号发射器和所述信号接收器分别设于所述特征点载体内腔的相对两侧壁，所述遮挡件上开设有信号通孔，所述遮挡件固定于所述连接壁，且位于所述信号发射器和所述信号接收器之间，所述信号通孔能与所述信号接收器和所述信号发射器的信号传输路径对应。
[0022]一些实施例中，所述信号发生器和所述信号接收器的其中之一沿第二路径与所述特征点载体滑动适配，所述第二路径垂直于所述信号发生器和所述信号接收器的分布路径。
[0023]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述握持装置包括手柄和连接板，所述手柄形成向前开口的避位空腔，所述连接板固定于所述避位空腔的开口处，所述连接板上形成有过孔，所述过孔的后端面沿自身周向形成向后延伸的挡板，所述挡板的围合区域与所述过孔配合形成所述连接通道，所述第一复位单元位于所述挡板和所述连接轴之间。
[0024]本申请实施例所示的方案，与现有技术相比，由于连接轴与连接通道之间，以及握持装置与特征标记装置之间的间隔设置，握持装置与特征标记装置之间具有一定的可活动自由度；测量过程中，探针装置与待测物接触，由于探针装置与特征标记装置之间相对固定，在相机识别特征点以完成对设备位姿解算的过程中，探针装置始终和特征标记装置同步的与握持装置发生相对的移动，使探针装置始终与特征标记装置运动轨迹一致，即两者在相机中识别到的位姿相同，避免了探针装置单独运动时与特征标记装置位姿不一致造成的识别误差，从而保证探针装置在测量过程中始终保持与特征点一致的位姿解算结果；并且，由于设置了第一复位单元和第二复位单元，在与待测物分离后(即撤销外力后)，特征标记装置和探针装置在弹性力的作用下恢复到初始位置，完成设备的检测状态，保证下一次测量的可靠性。
[0025]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种三维测量系统，包括工作台、相机及上述的手持式三坐标测量设备，所述相机置于所述工作台的一侧，所述工作台支撑待测物，所述探针装置能与所述待测物接触，且所述特征点朝向所述相机。
[0026]本申请实施例所示的方案，与现有技术相比，通过采用上述的手持式三坐标测量设备，避免测量过程中产生回程误差，有效提升的测量的精确度和可靠性。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例提供的三维测量系统的工作状态图；
[0028]图2为本专利技术实施例提供的手持式三坐标测量设备的立体结构示意图；
[0029]图3为本专利技术实施例采用的握持装置的立体结构示意图；
[0030]图4为本专利技术实施例采用的连接板和特征标记装置的装配示意图；
[0031]图5为本专利技术实施例采用的连接板的立体结构示意图；
[0032]图6为图5的C部放大图；
[0033]图7为本专利技术实施例采用的特征标记装置和姿态传感装置的装配示意图一；
[0034]图8为本专利技术实施例采用的特征标记装置和姿态传感装置的装配示意图二；
[0035]图9为本专利技术实施例采用的探针装置与特征点载体的装配放大图；
[0036]图10为本专利技术实施例采用的特征点的结构示意图；
[0037]图11为本专利技术实施例的俯视结构剖视图一；
[0038]图12为图11的A部放大图；
[0039]图13为本专利技术实施例的俯视结构剖视图二；
[0040]图14为图13的B部放大图。
[0041]附图标记说明：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手持式三坐标测量设备，其特征在于，包括：握持装置，前部形成连接壁，所述连接壁形成有连接通道；特征标记装置，间隔设于所述握持装置的前侧，所述特征标记装置的前侧形成多个特征点，所述特征标记装置的后部形成向后延伸的连接轴，所述连接轴同轴插设于所述连接通道，并与所述连接通道的内壁间隔设置；探针装置，固接于所述特征标记装置的下部；复位装置，具有第一复位单元和第二复位单元，所述第一复位单元沿所述连接轴的周向设于所述连接轴和所述连接通道之间，并被配置有使所述连接轴保持与所述连接通道同轴状态的预紧力，所述第二复位单元设于所述连接壁与所述特征标记装置之间，并被配置有使所述特征标记装置向前远离所述连接壁的预紧力。2.如权利要求1所述的手持式三坐标测量设备，其特征在于，所述连接轴沿第一路径设有多个，所述连接通道沿所述第一路径对应设有多个。3.如权利要求1所述的手持式三坐标测量设备，其特征在于，所述探针装置包括探测球头和连接柱，所述连接柱的上端固定于所述特征标记装置，下端连接有所述探测球头，所述连接柱的下端相对于所述第一路径向后倾斜预设角度，所述预设角度为10
°
～20
°
。4.如权利要求1所述的手持式三坐标测量设备，其特征在于，所述特征标记装置的前侧面为凹凸状侧面，所述凹凸状侧面的凸出区域和凹陷区域分别设有形成有多个特征点，其中至少一个所述凸出区域和/或所述凹陷区域上的多个所述特征点呈三角形分布。5.如权利要求1所述的手持式三坐标测量设备，其特征在于，所述特征标记装置包括：特征点载体，后侧形成所述连接轴；点光源，设于所述特征点载体；导光柱，罩设于所述点光源的前侧，所述导光柱的外周...

【专利技术属性】
技术研发人员：周京博，秦亚芳，李玥华，冀赵辉，刘小红，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：