专利名称：排点扫描激光投射装置的制作方法
技术领域：
本发明属于仪器设计制造领域，公开了一种排点扫描激光投射装置。
背景技术：
近景数字摄影测量发展迅速，受到了广大测绘科技工作者的普遍青睐，在工农业 生产、数字城市、文物保护、地图测绘等领域得到了广泛的应用。 传统的近景摄影测量方法，为提高测量的精度，克服复杂环境带来的影响(如光 照弱)，需在被测物体表面贴一定数量的人工标志点，但对于一些形状不规则、体积大、表面 纹理复杂、要求精度高的物体，这项工作又费时又费力，有时甚至具有一定的危险性。对于 一些无法实施人工作业的地方，如绝壁、高温锻件。就根本无法实现人工标志点的张贴，限 制了近景数字摄影技术的应用。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种精度高、操作方便、实施简 单快捷、环境适应性强的排点扫描激光投射装置。 为了实现上述目的本发明采取的技术方案是一种排点扫描激光投射装置，包括
外壳，所述外壳内设有激光器点阵，所述外壳上设有调整旋钮和控制面板，所述调整旋钮用
来调整激光器点阵的俯仰角，所述控制面板与控制电路电路板连接，用于控制步进电机，所
述步进电机固定在外壳上，所述外壳下面设有上底座，所述上底座上方装有平面轴承，所述
步进电机中轴穿过上底座中心孔并锁紧，使中轴与上底座紧密套合，实现上底座以上部分
能一体转动，所述激光器点阵侧面几何中心设置投射角度控制中轴，所述投射角度控制中
轴与激光器点阵外框相连接。 所述的上底座通过螺丝连接下底座。 所述外壳顶部设有把手。 所述外壳内设有散热风扇。 所述激光器为圆形透镜，所述激光器口径的直径为7-9mm，
所述激光器点阵设计为50 X 4阵列。
本发明实施例的有益效果是 1.装置的使用简单，操作方便。适合非专业人员使用，克服了人工标志张贴费时费
力、受环境限制大等缺点，拓展了近景摄影测量的使用范围，使其作业更快。 2.根据用户的需要，可灵活调整扫描密度，即扫描步进角度的大小，突出了其方
便、适应性强的优点； 3.在激光器的设计中，有效的控制了激光点的光斑直径和圆度，使近景摄影测量 对激光标志点中心的获取处理更加简单，数据处理速度更快。
图1是本发明实施例排点扫描激光投射装置的正视图；
图2是本发明实施例排点扫描激光投射装置的侧视图；
图3是本发明实施例排点扫描激光投射装置的侧剖视图；
图4是本发明实施例激光器阵列左视45°示意图；
图5是本发明实施例激光器阵列侧面图；
图6是本发明实施例投射光斑点阵与扫描示意图。 图中1、把手，2、散热风扇，3、控制电路电路板，4、步进电机，5、激光器点阵，6、投 射角度控制中轴，7、平面轴承，8、电机紧固螺丝，9、上下座紧固螺丝，10、外壳，11 、上底座， 12、下底座，13、调整旋钮，14、控制面板。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
参见图1、图2和图3，排点扫描激光投射装置，包括外壳10，外壳10顶部设有把手 1，内部设有激光器点阵5和散热风扇2，散热风扇2给激光器点阵5散热，控制装置内部温 度，外壳1外部调整旋钮13和控制面板14，调整旋钮13用来调整激光器点阵5的俯仰角， 控制面板14由螺丝固定在外壳10侧面靠下，并与控制电路电路板3连接，组成人机交互系 统，控制步进电机4，步进电机4与外壳10用电机紧固螺丝8连接成一体，外壳10下方设 有上底座ll，在上底座11上方安装平面轴承7用于平面旋转，将步进电机4中轴穿过上底 座ll中心孔并锁紧，使中轴与上底座紧密套合，实现上底座以上部分能一体转动。最后用 上下座紧固螺丝9将上下底座11、12连接起来，通过以上部件实现投射装置工作平台的安 放和步进电机驱动投射装置转动，投射角度控制中轴6设置在激光器点阵5侧面几何中心， 与激光器点阵5外框相连接。 为实现步进电机步进角度的可控性和实时性，通过人机交互系统来实现，操作方 便简单。 人机交互系统的作用 (1)在人机交互系统的面板上输入步进扫描角度，由系统来控制步进电机的动作；
(2)人机交互系统由ARM板、液晶屏、控制面板组成，人机交互系统的第一种用途， 能够控制角度扫描范围，方法在整平装置后，用装置分别照射被测物的最左侧和最右侧， 使装置的投射扫描范围能覆盖其横向尺寸；第二种用途，控制步进扫描尺寸，方法直接在 控制面板上输入。 本发明的装置改进了光学系统，用圆形透镜来增加光斑的圆度；加装调焦控制，以 应对距离变化对光斑聚焦程度的影响，实现有效聚焦，控制光斑的大小和圆度。为满足一般 需要，设计在30m处，光斑直径〈10mm。考虑到光学系统和散热条件的制约，激光器的最小 合理口径设计为直径8mm。 激光器点阵设计为50X4阵列，排布方式说明如下 参见图4，其中n二 1……50， L卜丄与L卜50(i = 1，2，3，4)关于中线对称，夹角为 a (a大小设置与投射距离和被测物投射面的高度有关)，且Li—，.与Li—= 1，2，3，4， j=1...49)夹角为^即同一列的相邻激光器之间的夹角相等。 参见图5，其中L卜w'是Lh^基于Lhn的平移，即Lpn与Lpw'夹角为^且L2—n，
L3—n， L4—n三等分其夹角。 本发明激光器阵列的排布方式有效的克服了激光器体积带来的困难，并创造了较 好的散热环境，并充分满足了投射点阵的密度和宽度的需求。
使用本发明装置的方法
—、实施方法 1.根据被测物的周边环境，确定使用那种颜色(激光颜色，红色或绿色)的排点扫
描激光投射装置。如测高温物件，一般用绿光；测一般物件，一般用红光即可。 2.根据被测物的高度(宽)确定装置与被测物的大致距离，再沿被测物的中线确
定装置的大体位置。 3.然后将装置移到目测位置，将测量用三脚架打开，安置投射装置于其上，旋紧底 部连接螺栓。打开装置，观察激光点阵是否恰好覆盖了被测物的最大宽度，若大于其最大宽 度，则将装置向被测物移近一些；反之，则移远一些。 4.观察光斑投射的圆度及大小，进行调焦控制，以求达到光斑的最佳效果。
5.利用三角架上的圆水准器将装置整平，再调整投射装置的俯仰角。
6.明确需获得被测物信息量的大小，即对纹理信息的掌握程度，以确定投射装置 的投点密度，计算出步进电机步进角度；再通过先后照射被测物的最左端和最右端，确定装 置的投射的起点、终点位置方向，(先用装置照射被测物的最左侧，按下控制面板上的确 定按钮，以记录扫描的起点位置，再用装置照射物体的最右端，按下控制面板上的确定
按钮，以记录扫描的终点位置，启动扫描后，投射装置会自动复位到起点位置，直至扫描到 终点位置)，将这两个结果输入系统以控制电机。 7.设置步进时间间隔，期间利用单或多相机数字摄影测量系统对投射的点正进行 拍照。 8.在完成第7步以后，按下控制面板上的开始扫描键，则步进电机将控制投射
方向复位到起点位置方向，按预设时间间隔开始扫描，与多相机数字摄影测量系统同步工
作，至终点位置方向。 大型锻件热态在位检测步骤 1.首先，在高温锻件是无法粘贴一般人工标志点的。考虑到高温锻件热态情况下
所发红光光谱的干扰，选择绿色排点扫描激光投射装置。 2.根据锻件的径向尺寸(8m左右)确定装置的大致位置。 3.将装置移到目测位置，前后移动寻找最佳位置，大约距高温锻件前边沿25m处
(此处能避开高温锻件产生的高温环境，避免激光器温度过高，而导致的激光器寿命变短甚
至损坏)，将测量用三脚架打开，安置投射装置于其上，旋紧底部连接螺栓。 4.进行调焦控制，达到光斑最佳效果(此项工作可以在进入测量现场前完成)。 5.利用三角架上的圆水准器将装置整平，再调整投射装置的俯仰角。 6.根据情况，步进电机步进角度设置为0.07。，因装置在锻件的中心线上，且锻件长度大约18m，分别照射锻件两端，确定左偏右偏角度都为20° 。 7.设步进时间间隔为0. 5s，与多相机数字摄影测量系统同步工作。 投射及扫描情况如图6所示采用此激光光斑点阵，使用时由步进电机控制转动
投射方向，覆盖整个锻件表面，再通过序列图像组合获得锻件表面激光点的覆盖图像，从而
可以量测锻件表面。 本发明的排点扫描激光投射装置，以激光点阵取代了传统的人工标志点，不但克 服了人工标志点张贴费时费力、受环境限制大等缺点，具有精度高、操作方便、实施简单快 捷、环境适应性强的优点，拓展了近景摄影测量的使用范围。 以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式
的一种，本领域的技术人 员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
权利要求
一种排点扫描激光投射装置，包括外壳，其特征在于所述外壳内设有激光器点阵，所述外壳上设有调整旋钮和控制面板，所述调整旋钮用来调整激光器点阵的俯仰角，所述控制面板与控制电路电路板连接，用于控制步进电机，所述步进电机固定在外壳上，所述外壳下面设有上底座，所述上底座上方装有平面轴承，所述步进电机中轴穿过上底座中心孔并锁紧，使中轴与上底座紧密套合，所述激光器点阵侧面几何中心设置投射角度控制中轴，所述投射角度控制中轴与激光器点阵外框相连接。
2. 根据权利要求1所述的排点扫描激光投射装置，其特征在于所述的上底座通过螺 丝连接下底座。
3. 根据权利要求1所述的排点扫描激光投射装置，其特征在于所述外壳顶部设有把手。
4. 根据权利要求1、2或3所述的排点扫描激光投射装置，其特征在于所述外壳内设 有散热风扇。
5. 根据权利要求4所述的排点扫描激光投射装置，其特征在于所述激光器为圆形透镜，所述激光器口径的直径为7-9mm。
6. 根据权利要求5所述的排点扫描激光投射装置，其特征在于所述激光器点阵设计 为50X4阵列。
全文摘要
本发明公开了一种排点扫描激光投射装置，包括外壳，所述外壳内设有激光器点阵，所述外壳上设有调整旋钮和控制面板，所述调整旋钮用来调整激光器点阵的俯仰角，所述控制面板与控制电路电路板连接，用于控制步进电机，所述步进电机固定在外壳上，所述外壳的下面设有上底座，所述上底座上方装有平面轴承，所述步进电机中轴穿过上底座中心孔并锁紧，使中轴与上底座紧密套合，实现上底座以上部分能一体转动。本发明的排点扫描激光投射装置，以激光点阵取代了传统的人工标志点，具有精度高、操作方便、实施简单快捷、环境适应性强的优点，拓展了近景摄影测量的使用范围。
文档编号G01C11/00GK101709961SQ20091022265
公开日2010年5月19日 申请日期2009年11月30日 优先权日2009年11月30日
发明者刘松林, 王安健, 范孝忠, 蒋理兴, 贾学东, 贾超广, 钦桂勤, 高宝华, 黄桂平 申请人:中国人民解放军信息工程大学