[发明专利]便携式角度测量仪及其使用方法

说明书

本发明公开了一种便携式角度测量仪及其应用，包括固定安装在同一壳体内的惯性导航系统和小角度测量系统，两者相对位置不变；小角度测量系统包括激光器和相机或者激光器和PSD位置传感器；惯性导航系统结果输出时以大地坐标系为基准，小角度测量系统结果输出时以角度测量坐标系为基准，借助三维转台将大地坐标系和角度测量坐标系分别和设备坐标系建立转换关系，继而构建出大地坐标系和角度测量坐标系之间的转换关系；实时将角度测量结果转换到大地坐标系下。该设备能用于检测大尺寸设备安装部件的角度变化，只需一人即能完成测试，单点测试仅需1min，能大幅度提升检测效率。

技术领域

本发明涉及角度测量领域，具体涉及一种便携式角度测量仪及其使用方法。

背景技术

在精密加工、制造领域，将零部件装配在设备工件本体之后，对装配零件安装位置、角度的测量是设备质检过程中的必不可少的步骤，通常，装配零件的轴线与整体结构的轴线需要保持一致，两者之间水平角、垂直角需要满足公差要求；同时，由于设备在使用中存在损耗，在其后期维护中，零部件与设备本体之间的角度信息也是十分关键的数据。现有技术中存在大量角度测量仪器，但是对于大型设备，譬如飞机、高铁、船只因为本体尺寸大和部件之间的相对角度也较大，在进行安装部件的角度测量时并不适用。现阶段对于大尺寸物体局部部件角度偏移检测通常采用以下方法：选用两个激光器，一个固定在基准位置，另一固定在零部件上，两者同时向相同方向发射光线，照射在平面靶上，调整平面靶的位置，将基准位置处固定的激光器所发射的激光位于平面靶的中心，测试另一激光点的位置；再将平面靶沿着激光方向移动一定距离，再次获取平面靶上的激光点的坐标信息，经计算可获知零部件相对于基准位置的角度偏差。此方法单点测试耗时需要30min以上，同时需要测试现场满足十几米以上的作业空间，且需多人协助共同完成，操作复杂，效率低，环境要求高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种便携式角度测量仪及其使用方法，其能用于检测大尺寸设备安装部件的角度变化，只需一人即能完成测试，单点测试仅需1min，能大幅度提升检测效率。

为此，本发明的技术方案如下：

一种便携式角度测量仪，其包括固定安装在同一壳体内的惯性导航系统和小角度测量系统，两者相对位置不变；所述小角度测量系统包括激光器和相机或者激光器和PSD位置传感器；激光器发出的为准直光源；

所述惯性导航系统结果输出时以大地坐标系为基准，所述小角度测量系统结果输出时以角度测量坐标系为基准，所述大地坐标系和角度测量坐标系分别和设备坐标系建立转换关系，继而构建出大地坐标系和角度测量坐标系之间的转换关系；因此可实时将角度测量结果转换到大地坐标系下，以此来实现任意位置的角度测量需求，从而可满足大空间全角度范围的高精度测量；

所述大地坐标系和角度测量坐标系分别与设备坐标系建立转换关系的方法为：将所述便携式角度测量仪固定安装在三维转台上，构建设备坐标系；将三维转台坐标系和设备坐标系统一为同一坐标系；旋转三维转台，在不同位置记录惯性导航系统在大地坐标系下的读数，获取大地坐标系和设备坐标系之间的转换关系；将所述三维转台调整到0°，所述小角度测量系统中的激光器发射激光，调整反光镜的位置，令反射回去的激光在相机或PSD位置传感器的中心位置成像，此位置记为角度测量坐标系的0°；在反光镜返回的激光能在相机成像或PSD位置传感器成像的基础上多次旋转三维转台，利用相机分别采集激光在反光镜反射回的成像点图像，获取小角度测量坐标系和设备坐标系之间的转换关系。