一种构件三维坐标测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种构件三维坐标测量装置及测量方法，该测量装置主要由固定基台

【技术实现步骤摘要】
一种构件三维坐标测量装置及测量方法


[0001]本专利技术涉及工业用测量装置
，尤其是涉及一种构件三维坐标测量装置及测量方法
。

技术介绍

[0002]目前，许多大尺寸运动构件如风电叶片在进行加载测试的时候，都需要测量其坐标数据
。
叶片的静力测试是对叶片实际使用中的极限载荷做验证，以此检验叶片的结构强度
。
叶片在进行多点加载测试时，各加载点存在相互耦合干扰，这种多点加载交联耦合现象是叶片静力加载过程中普遍存在的问题
。
在制定多点协同加载解耦控制策略中，需要得到叶片的空间坐标变换，来将实测应变与挠度与设计目标值做对比，衡量加载量是否合适，保证加载力在叶面法向达到最大设计载荷，保证检测加载实验的准确性
。
随着海上风电技术以及复合材料技术的发展，叶片的尺寸朝更大
、
更长的方向发展，叶片挠度变化也越来越大，与之而来的是这种空间坐标测量难度提高，传统接触式测量方式如拉线传感器
、
激光测距等，具有安装难度大，安装成本高，测量精度差的缺点
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种构件三维坐标测量装置及测量方法
。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0005]一种构件三维坐标测量装置，所述测量装置包括：固定基台
、
两自由度转台
、
测距拍摄装置
、<br/>控制器和标定板结构；
[0006]所述固定基台包括固定底板，所述固定底板可拆卸地安装在所述构件上，该固定基台尺寸可调整，可根据使用场景调节，调整尺寸及安装方式，使其安装于不同构件上；
[0007]所述两自由度转台设置于所述固定底板上，且所述两自由度转台包括工作平台与所述工作平台连接的旋转装置，所述旋转装置用于实现所述工作平台方位方向及俯仰方向的旋转；
[0008]所述测距拍摄装置包括工业相机和激光测距仪，且所述工业相机和激光测距仪均安装在所述工作平台上，所述测距拍摄装置可在激光测距仪光点标记在标定板上后拍照记录标记位置和距离信息；
[0009]所述标定板结构包括固定器和标定板，所述固定器用于将所述标定板固定在临近所述构件的固定结构上；该标定板的精度格间可被激光测距仪光点标记，精度格尺寸可根据实际需求调整，实现更高精度的测量；
[0010]所述控制器分别与所述旋转装置
、
所述工业相机和所述激光测距仪通信连接
,
该控制器可控制旋转装置运动，通过拾取工业相机拍摄的照片估计标记位于标定板上的位置信息，并结合激光测距仪记录的距离信息进行三维坐标计算并与上位机进行通讯
。
[0011]在其中的一些实施例中，所述旋转装置包括在安装底座
、
方位轴组件
、
旋转底座和
俯仰轴组件；
[0012]所述安装底座固定在所述固定底座上，所述旋转底座设置于所述安装底座上；
[0013]所述方位轴组件包括第一电机和第一转轴，所述第一转轴与所述第一电机相连接以在所述第一电机的驱动下转动，所述第一转轴可转动地安装于所述固定底板上并穿过所述安装底座与所述旋转底座连接在一起，所述旋转底座在所述第一转轴的带动下沿方位方向旋转；
[0014]所述俯仰组件包括第二电机和第二转轴，所述第二电机设置于所述旋转底座上，所述第二电机与所述第二转轴相连接以驱动所述第二转轴旋转，所述工作平台与所述第二转轴相连接以在所述第二转轴的带动下沿俯仰方向旋转
。
[0015]在其中的一些实施例中，所述第一电机和所述第二电机为同步电机
、
步进电机或伺服电机
。
[0016]在其中的一些实施例中，所述标定板上覆盖有漫反射膜
。
[0017]在其中的一些实施例中，所述控制器为单片机
。
[0018]在其中的一些实施例中，所述固定底板的四个角的位置均开设有安装孔，且所述固定底板通过穿设在所述安装孔内的螺栓连接在所述构件的测试夹具上
。
[0019]在其中的一些实施例中，所述构件为风电叶片或者梁
。
[0020]另外，本专利技术还公开了一种构件三维坐标测量方法，基于上述的构件三维坐标测量装置，所述方法包括如下步骤：
[0021]将所述构件三维坐标测量装置的固定底板安装在构件上，并将所述标定板结构安装在临近构件的固定结构上；
[0022]所述控制器通过所述旋转装置控制所述工作平台在方位方向及俯仰方向旋转，运行遍历算法利用工业相机扫描标定板方向立体空间，并在所述工业相机捕捉到标定板后，所述控制器继续通过所述旋转装置控制所述工业相机成像中心点与标定板中心点重合；
[0023]对所述构件的被测点在当前位置的三维坐标测量数据进行测量；
[0024]其中，对所述构件的被测点在当前位置的三维坐标测量数据进行测量的步骤具体包括：
[0025]步骤
a
，利用工业相机在当前位置拍照，并记录此时激光测距仪测得的距离数据，并将拍摄的照片和测得的距离数据传输至所述控制器；
[0026]步骤
b
，在通过所述旋转装置控制所述工作平台在方位方向上旋转第一预设值，在俯仰方向上旋转第二预设值后，利用工业相机在当前位置拍照，记录此时激光测距仪测得的距离数据，并将拍摄的照片和测得的距离数据传输至所述控制器；
[0027]步骤
c
，在通过所述旋转装置控制所述工作平台在方位方向上旋转第三预设值，在俯仰方向上旋转第四预设值后，利用工业相机在当前位置拍照，并记录此时激光测距仪测得的距离数据，并将拍摄的照片和测得的距离数据传输至所述控制器；
[0028]步骤
d
，所述控制器根据所述步骤
a、
步骤
b
和步骤
c
中拍摄的照片和测得的距离数据计算出所述构件的被测点在当前位置的三维坐标测量数据
。
[0029]在其中的一些实施例中，所述方法还包括：
[0030]控制所述构件开始运动，并通过所述工业相机捕捉到标定板中心点偏离工业相机成像中心点的偏移量，并将偏移量反馈回所述控制器；
[0031]所述控制器根据所述偏移量控制所述旋转装置进行补偿运动以维持标定板中心点与所述工业相机成像中心点重合；
[0032]每隔预定时间进行一次对所述构件的被测点在当前位置的三维坐标测量数据进行测量的步骤，以得到所述构件的被测点的动态三维坐标测量结果
。
[0033]在其中的一些实施例中，所述预定时间大于
3s。
[0034]本专利技术利用了电机控制技术
、
图像处理技术
、
激光测距技术，并利用激光测距仪产生光点，通过图像处理技术，计算出标记点世本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种构件三维坐标测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：固定基台
、
两自由度转台
、
测距拍摄装置
、
控制器和标定板结构；所述固定基台包括固定底板，所述固定底板可拆卸地安装在所述构件上；所述两自由度转台设置于所述固定底板上，且所述两自由度转台包括工作平台与所述工作平台连接的旋转装置，所述旋转装置用于实现所述工作平台方位方向及俯仰方向的旋转；所述测距拍摄装置包括工业相机和激光测距仪，且所述工业相机和激光测距仪均安装在所述工作平台上；所述标定板结构包括固定器和标定板，所述固定器用于将所述标定板固定在临近所述构件的固定结构上；所述控制器分别与所述旋转装置
、
所述工业相机和所述激光测距仪通信连接
。2.
如权利要求1所述的构件三维坐标测量装置，其特征在于，所述旋转装置包括在安装底座
、
方位轴组件
、
旋转底座和俯仰轴组件；所述安装底座固定在所述固定底座上，所述旋转底座设置于所述安装底座上；所述方位轴组件包括第一电机和第一转轴，所述第一转轴与所述第一电机相连接以在所述第一电机的驱动下转动，所述第一转轴可转动地安装于所述固定底板上并穿过所述安装底座与所述旋转底座连接在一起，所述旋转底座在所述第一转轴的带动下沿方位方向旋转；所述俯仰组件包括第二电机和第二转轴，所述第二电机设置于所述旋转底座上，所述第二电机与所述第二转轴相连接以驱动所述第二转轴旋转，所述工作平台与所述第二转轴相连接以在所述第二转轴的带动下沿俯仰方向旋转
。3.
如权利要求2所述的构件三维坐标测量装置，其特征在于，所述第一电机和所述第二电机为同步电机
、
步进电机或伺服电机
。4.
如权利要求1所述的构件三维坐标测量装置，其特征在于，所述标定板上覆盖有漫反射膜
。5.
如权利要求1所述的构件三维坐标测量装置，其特征在于，所述控制器为单片机
。6.
如权利要求1所述的构件三维坐标测量装置，其特征在于，所述固定底板的四个角的位置均开设有安装孔，且所述固定底板通过穿设在所述安装孔内的螺栓连接在所述构件的测试夹具上
。7.
如权利要求1所述的构件三维坐标测量装置，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵世文，朱玉田，胡玥，马怡，施金磊，周爱国，娄琳颖，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：