[发明专利]一种三坐标测绘仪及测绘方法

权利要求书

1.一种三坐标测绘仪，包括机架（11），其特征在于，所述机架（11）是由前横架、连接架和后横架依次首尾连接构成的开口位于左侧的U形框架结构，所述前横架的端部一体连接有垂直设置的正方形的前面板（12），所述后横架的端部设置有伺服电机（13），所述伺服电机（13）的输出轴连接丝杠（14）的一端，所述丝杠（14）的另一端通过轴承（16）连接在所述前面板（12）的后端面的中心处，所述丝杠（14）上螺纹连接有螺母（15），所述螺母（15）周边与所述前面板（12）的四个边相对应的铰接四个连接杆（17）的一端，所述四个连接杆（17）的另一端分别各铰接一个支撑杆（18）的一端，四个所述的支撑杆（18）的另一端分别对应贯穿所述前面板（12）的四个边的中部，其中，贯穿前面板（12）左侧边的支撑杆（18）的顶端垂直连接固定板（19）的底端面，所述固定板（19）上对应前方分别设置有从动激光笔（20）和左摄像头（21），贯穿前面板（12）右侧边的支撑杆（18）的顶端对应前方设置有右摄像头（22），贯穿前面板（12）上侧边的支撑杆（18）的顶端对应前方设置有上摄像头（23），贯穿前面板（12）下侧边的支撑杆（18）的顶端对应前方设置有下摄像头（24），所述前面板（12）的前端面的中心分别设置有对应前方的中间摄像头（25）和主动激光笔（26），所述前面板（12）上还以阵列的方式对应前方设置有多数个辅助激光笔（27）；

所述的中间摄像头（25）、左摄像头（21）、右摄像头（22）、上摄像头（23）、下摄像头（24）和伺服电机（13）分别连接控制单元；所述的主动激光笔（26）位于中间摄像头（25）的正下方，从动激光笔（20）位于左摄像头（21）的正下方，从动激光笔（20）与左摄像头（21）的距离等于主动激光笔（26）与中间摄像头（25）的距离。

2.根据权利要求1所述的一种三坐标测绘仪，其特征在于，分别贯穿所述前面板（12）四个边的四个支撑杆（18）与所述前面板（12）的四个边通过铰接结构（28）铰接连接。

3.一种权利要求1所述的三坐标测绘仪的测绘方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）确定设置在前面板（12）前方的基准平面（e）与前面板（12）之间的基准距离H_k和基准夹角θk，k=1…M；

2）在基准平面（e）上生成基准光斑，所述的基准光斑为各辅助激光笔（27）照射在所述基准平面（e）上的所有光斑；

3）基准光斑的拍照与存储；

4）重复步骤3）直至获得M个相捆绑的4张基准图像、基准距离H_k和基准夹角θk，并送入控制单元储存；

5）拍照实物与虚拟光斑，包括：

（1）将主动激光笔（26）和从动激光笔（20）发出的光束对准被测物体（29）表面上形成两个光斑，中间摄像头（25）拍摄所述两个光斑的图像并传送至控制单元，控制单元中的主控模块通过电机驱动模块驱动伺服电机（13），伺服电机（13）通过丝杠（14）和螺母（15）带动4个连接杆（17）张合，4个所述的连接杆（17）带动4个支撑杆（18）穿过前面板（12）绕着铰接结构（28）摆动，使从动激光笔（20）照射在被测物体（29）表面上的光斑与主动激光笔（26）照射在被测物体（29）表面上的光斑（30）相重合，从而使左摄像头（21）、右摄像头（22）、下摄像头（24）、上摄像头（23）中心轴的延长线相交于所述的光斑（30）上，左摄像头（21）、右摄像头（22）、下摄像头（24）、上摄像头（23）同时对被测物体（29）进行拍摄，获得4个实物图像，并送入控制单元；

（2）控制单元将第（1）步得到的4个实物图像、拍摄时主动激光笔（26）照在被测物体（29）表面上的光斑与前面板（12）的垂直距离H_f以及从动激光笔（20）的光束与前面板（12）的拍摄夹角θ_f进行捆绑和存储；

6）确定被测物体（29）表面上的一点P点在4个基准图像上所对应前面板（12）的坐标点；

7）确定被测物体（29）表面上的一点P点的横坐标和纵坐标；

所述P点的横坐标和纵坐标，是照在P点上的光斑所对应的辅助激光笔在前面板（12）上的横坐标和纵坐标位置；

8）确定P点与基准平面（e）的垂直距离△h；

9）重复步骤6）～步骤8）直至得到绘制被测物体（29）图像所需的全部对应机架前面板（12）的坐标点和垂直距离△h。