本發(fā)明屬于測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種掃描鏡裝置。

背景技術(shù)：

計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)和光學(xué)技術(shù)的日趨完美以及圖像處理、模式識(shí)別等技術(shù)的不斷進(jìn)步，視覺(jué)測(cè)量技術(shù)已經(jīng)逐漸成為大型構(gòu)件和設(shè)備狀態(tài)信息的最主要的監(jiān)測(cè)手段。目前，大型構(gòu)件和設(shè)備測(cè)量主要包括接觸式和非接觸式兩種。例如，接觸式主要有三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、特殊的量具等，使用貼靠的方法檢測(cè)目標(biāo)的幾何參數(shù)。這種方法效率不高，測(cè)量范圍有限。而非接觸式主要有激光跟蹤儀、全站儀、經(jīng)緯儀等。激光跟蹤儀、全站儀、經(jīng)緯儀適用于一般現(xiàn)場(chǎng)條件，精度比較高，但是測(cè)量效率低下，一次只能實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)測(cè)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題的部分或全部，本發(fā)明提供了一種掃描鏡裝置。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，掃描鏡裝置包括掃描鏡、驅(qū)動(dòng)器、還包括第一端與所述驅(qū)動(dòng)器的輸出軸連接的傳動(dòng)軸和設(shè)置在所述傳動(dòng)軸的外側(cè)的支撐組件、在所述傳動(dòng)軸的第二端設(shè)置工作臺(tái)件，在所述工作臺(tái)件上端面設(shè)置用于固定所述掃描鏡的承載組件，所述工作臺(tái)件的下端面上設(shè)有外凸的定位筒，

在所述驅(qū)動(dòng)器的外側(cè)套接用于固定所述驅(qū)動(dòng)器的下邊框，并且在所述支撐組件的外側(cè)套接用于固定所述支撐組件的上邊框，所述上邊框與所述下邊框固定連接；

其中，所述掃描鏡是橫截面為正多邊形的鏡鼓，并且所述驅(qū)動(dòng)器能夠驅(qū)動(dòng)所述掃描鏡繞著縱軸旋轉(zhuǎn)；

所述支撐組件構(gòu)造為空氣軸承，并且所述傳動(dòng)軸懸浮式穿過(guò)所述空氣軸承的內(nèi)圈；

所述承載組件具有：用于與所述工作臺(tái)件連接的連接盤，所述連接盤的下端面上設(shè)置凹槽以與設(shè)置在工作臺(tái)件的下端面上的外凸的定位筒匹配，上端面的凸臺(tái)上有固定軸；

所述掃描鏡套接在所述固定軸上，且所述掃描鏡的下端面與所述連接盤的凸臺(tái)的上端面抵接。

所述掃描鏡的徑向最大尺寸與所述連接盤的凸臺(tái)的徑向最大尺寸的比為0.8-0.9。

所述驅(qū)動(dòng)器構(gòu)造為釹鐵硼力矩電機(jī)。

在所述驅(qū)動(dòng)器的輸出軸上設(shè)置角位移傳感器，所述掃描鏡構(gòu)造是橫截面為正八邊形的鏡鼓。

所述掃描鏡裝置垂直固定在底座上。

本發(fā)明的有益之處在于，本發(fā)明所提供的掃描鏡裝置應(yīng)用于大型測(cè)量場(chǎng)內(nèi)，由于掃描鏡構(gòu)造為多邊形鏡鼓，其一這種結(jié)構(gòu)有助于增大水平方向的視場(chǎng)角，其二這種結(jié)構(gòu)可以相應(yīng)獲得多幅圖像，有助于提高測(cè)量速度，其三這種結(jié)構(gòu)的掃描鏡可以同時(shí)接收多個(gè)目標(biāo)物的投影圖像，從而測(cè)量效率顯著提高。因此，本測(cè)量系統(tǒng)可應(yīng)用于航天飛行器試驗(yàn)、飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度靜力/疲勞試驗(yàn)、大型雷達(dá)測(cè)量等三維高精度動(dòng)態(tài)測(cè)量的需求，還可以推廣到造船、電力、建筑、交通等領(lǐng)域的大型零件多點(diǎn)同步三維測(cè)量應(yīng)用。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要的附圖做簡(jiǎn)單的介紹：

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的掃描鏡裝置的立體結(jié)構(gòu)圖；

圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的掃描鏡裝置的剖面圖；

圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的掃描測(cè)量工作儀；

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實(shí)際的比例。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來(lái)解決技術(shù)問(wèn)題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過(guò)程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說(shuō)明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

同時(shí)，在以下說(shuō)明中，出于解釋的目的而闡述了許多具體細(xì)節(jié)，以提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的徹底理解。然而，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明可以不用這里的具體細(xì)節(jié)或者所描述的特定方式來(lái)實(shí)施。

圖1顯示了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的掃描鏡裝置。如圖1和2所示，掃描鏡裝置包括掃描鏡1和驅(qū)動(dòng)器2。其中，掃描鏡1構(gòu)造為橫截面為正多邊形的鏡鼓，用于面向測(cè)量場(chǎng)內(nèi)的目標(biāo)物，并通過(guò)掃描鏡1的一個(gè)鏡面反射。驅(qū)動(dòng)器2用于驅(qū)動(dòng)掃描鏡1沿著縱軸旋轉(zhuǎn)。

在驅(qū)動(dòng)器2帶動(dòng)掃描鏡1旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，測(cè)量場(chǎng)內(nèi)的不同方向的光線通過(guò)掃描鏡1反射到線陣相機(jī)裝置204(后文中詳細(xì)描述)上，由于掃描鏡1構(gòu)造為多邊形鏡鼓，能形成多幅完整的圖像。由此，這種結(jié)構(gòu)有助于提高掃描測(cè)量工作儀的測(cè)量速度。還有，掃描測(cè)量工作儀的水平方向的視場(chǎng)角由掃描鏡1決定，由此，這種結(jié)構(gòu)有助于提高掃描測(cè)量工作儀的水平方向的視場(chǎng)角。另外，掃描鏡1能同時(shí)接收多個(gè)目標(biāo)物的二維投影圖像，由此，有助于提高掃描測(cè)量工作儀的測(cè)量效率。

根據(jù)負(fù)載條件，在一個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器2構(gòu)造為釹鐵硼力矩電機(jī)。釹鐵硼力矩電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用無(wú)槽結(jié)構(gòu)，從而消除了齒槽效應(yīng)，減少了力矩波動(dòng)，有利于低速性能的提高。另外，本發(fā)明利用了釹鐵硼力矩電機(jī)電磁氣隙大，電樞電感小，電氣時(shí)間常數(shù)小，力矩大，過(guò)載能力強(qiáng)，電機(jī)線性度更好，快速反應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)，從而提高了掃描鏡1的旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和旋轉(zhuǎn)精度。

在一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，掃描鏡裝置還包括傳動(dòng)軸3和支撐組件4。其中，傳動(dòng)軸3的第一端與驅(qū)動(dòng)器2的輸出軸21連接，以用于向掃描鏡1傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)力。支撐組件4設(shè)置在傳動(dòng)軸3的外側(cè)，用于支撐和限定傳動(dòng)軸3，以保證傳動(dòng)軸3的旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，其中，支撐組件4構(gòu)造為空氣軸承，并且傳動(dòng)軸3懸浮式穿過(guò)空氣軸承的內(nèi)圈(圖2為示意圖，且傳動(dòng)軸3和支撐組件4之間的間隙比較小，并未顯示于圖2中)。從而，傳動(dòng)軸3和支撐組件4沒(méi)有機(jī)械接觸，利用了空氣軸承精度高、轉(zhuǎn)速高、壽命長(zhǎng)、振動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，以保證傳動(dòng)軸3的回轉(zhuǎn)精確度保持在較高的水平。

在傳動(dòng)軸3的第二端設(shè)置工作臺(tái)件5，同時(shí)，在工作臺(tái)件5上設(shè)置用于固定掃描鏡1的承載組件6。工作臺(tái)件5構(gòu)造為圓盤狀，且在其下端面上設(shè)置外凸的定位筒51。在安裝過(guò)程中，定位筒51套設(shè)在傳動(dòng)軸3的第二端，以用于定位工作臺(tái)件5和傳動(dòng)軸3之間的位置。通過(guò)這種設(shè)置，在能快速組裝工作臺(tái)件5和傳動(dòng)軸3的同時(shí)，還能保證兩者的軸線位置，從而保證掃描鏡1的旋轉(zhuǎn)精度。

在一個(gè)實(shí)施例中，承載組件6具有連接盤61，用于與工作臺(tái)件5連接。在連接盤61的下端面上設(shè)置凹槽62，以與設(shè)置在工作臺(tái)件5的上端面上的凸出盤52匹配。在連接盤61上設(shè)置凸臺(tái)63，用于支撐掃描鏡1。另外，在凸臺(tái)63上設(shè)置固定軸64，以用于限定掃描鏡1。相對(duì)應(yīng)地，在掃描鏡1的縱軸方向設(shè)置安裝孔11。在安裝過(guò)程中，固定軸64穿入安裝孔11中，且掃描鏡1的下端面與凸臺(tái)63的上端面抵接，再由縱軸方向壓緊掃描鏡1以實(shí)現(xiàn)掃描鏡1的固定。通過(guò)這種設(shè)置可以保證傳動(dòng)精度，從而保證掃描鏡1的轉(zhuǎn)動(dòng)精度。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，掃描鏡1的徑向最大尺寸與凸臺(tái)63的徑向最大尺寸的比為0.85-0.95。例如，掃描鏡1的徑向最大尺寸與凸臺(tái)63的徑向最大尺寸的比為0.9。通過(guò)這種設(shè)置既可以保證掃描鏡1的安全又可以使得結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)。

在驅(qū)動(dòng)器2的輸出軸21上設(shè)置角位移傳感器7。例如，角位移傳感器7構(gòu)造為增量式圓光柵。通過(guò)設(shè)置角位移傳感器7能實(shí)現(xiàn)位置反饋，有利于對(duì)掃描鏡1的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。

在一個(gè)實(shí)施例中，掃描鏡1構(gòu)造為橫截面為正八邊形的鏡鼓。則在承載組件6旋轉(zhuǎn)一周，帶動(dòng)掃描鏡1旋轉(zhuǎn)后，能夠形成八幅完整的圖像。

如圖2所示，在驅(qū)動(dòng)器2的外側(cè)套接式設(shè)置下邊框121，以用于固定驅(qū)動(dòng)器2。同時(shí)，下邊框121可以與箱體400的底板固定連接，在支撐組件4的外側(cè)套接式設(shè)置上邊框122，以用于固定支撐組件122。上邊框122與下邊框121固定連接。

本發(fā)明可用于掃描測(cè)量工作儀。如圖3所示，掃描測(cè)量工作儀包括底座201、云臺(tái)202、支撐架203、掃描鏡裝置100和線陣相機(jī)裝置204。其中，底座201起支撐作用，用于將掃描測(cè)量工作儀固定在特定的位置。云臺(tái)202設(shè)置在底座201之上，且與底座201旋轉(zhuǎn)式連接。具體地，云臺(tái)202能相對(duì)應(yīng)底座201繞著縱向方向旋轉(zhuǎn)。而實(shí)現(xiàn)這種連接方式的結(jié)構(gòu)是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)選擇的，在此不再贅述。在云臺(tái)202上設(shè)置支撐架203。支撐架203具有支撐板206和設(shè)置在支撐板206的兩端并與支撐板206垂直式固定連接的連接耳207。連接耳207設(shè)置在云臺(tái)202的兩端并與云臺(tái)202鉸接。從而，在連接耳207相對(duì)應(yīng)云臺(tái)202繞著橫向旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)支撐板202旋轉(zhuǎn)。掃描鏡裝置100設(shè)置在支撐架203上，并對(duì)目標(biāo)物的二維投影圖像進(jìn)行反射。線陣相機(jī)裝置204也設(shè)置在支撐架203上，用于對(duì)掃描鏡裝置100反射的圖像進(jìn)行非實(shí)時(shí)對(duì)焦以在景深范圍內(nèi)清晰成像，并將所形成的線陣圖像處理成圖像數(shù)據(jù)。通過(guò)上述設(shè)置，支撐架203可以帶動(dòng)掃描鏡裝置100和線陣相機(jī)裝置204既能繞著縱向旋轉(zhuǎn)也能繞著橫向旋轉(zhuǎn)，從而可以更方便地調(diào)整測(cè)量角度和方位。

如圖3所示，線陣相機(jī)裝置204通過(guò)相機(jī)支撐組件300固定在支撐架203上。在支撐架203上設(shè)置箱體400以將掃描鏡裝置100、線陣相機(jī)裝置204以及相機(jī)支撐裝置300等罩設(shè)起來(lái)。通過(guò)設(shè)置箱體400，一方面，保護(hù)了掃描鏡裝置100和線陣相機(jī)裝置204等免受外界的磕碰或損壞，另一方面，可起到防塵作用，讓處在其中的掃描鏡裝置100和線陣相機(jī)裝置204等更好的工作。

在使用掃描測(cè)量工作儀進(jìn)行測(cè)量過(guò)程中，一般在測(cè)量場(chǎng)內(nèi)會(huì)布置多臺(tái)測(cè)量工作儀。安排至少兩個(gè)測(cè)量工作儀同時(shí)測(cè)到同一個(gè)靶標(biāo)，同一被測(cè)靶標(biāo)在不同測(cè)量工作儀形成相應(yīng)的投影，測(cè)量工作儀得到被測(cè)靶標(biāo)相對(duì)于測(cè)量工作儀的垂直和水平的角度信息。為計(jì)算被測(cè)靶標(biāo)的三維坐標(biāo)，需要對(duì)同一被測(cè)靶標(biāo)在不同測(cè)量工作儀上的投影進(jìn)行匹配，根據(jù)匹配結(jié)果將測(cè)量工作儀獲得的角度信息，輸入到空間交會(huì)測(cè)量單元，進(jìn)行三維坐標(biāo)值計(jì)算。

應(yīng)該理解的是，本發(fā)明所公開(kāi)的實(shí)施例不限于這里所公開(kāi)的特定結(jié)構(gòu)，而應(yīng)當(dāng)延伸到相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的這些特征的等同替代。還應(yīng)當(dāng)理解的是，在此使用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述特定實(shí)施例的目的，而并不意味著限制。

說(shuō)明書(shū)中提到的“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”意指結(jié)合實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，說(shuō)明書(shū)通篇各個(gè)地方出現(xiàn)的短語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”并不一定均指同一個(gè)實(shí)施例。

雖然上述示例用于說(shuō)明本發(fā)明在一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用中的原理，但對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不背離本發(fā)明的原理和思想的情況下，明顯可以在形式上、用法及實(shí)施的細(xì)節(jié)上作各種修改而不用付出創(chuàng)造性勞動(dòng)。因此，本發(fā)明由所附的權(quán)利要求書(shū)來(lái)限定。