[发明专利]一种量程可变的激光测头装置及其曲面测量方法

权利要求书

1.一种量程可变的激光测头装置，包括传感器主板、激光测头、第一接口、第二接口、第三接口、第四接口、第一棱镜架、第一直角棱镜、第二棱镜架和第二直角棱镜，其特征在于：所述的传感器主板上端固定有连接板，连接板的上端面固定有连接柱；激光测头的若干安装孔与传感器主板侧面的凸台固定；以三坐标测量机的X轴为激光测头的X轴，以三坐标测量机的Y轴为激光测头的Y轴，以三坐标测量机的Z轴为激光测头的Z轴，YOZ面垂直于激光测头的安装孔轴线，以激光测头的测量光束发射点为起点、接收透镜光心为终点的向量与Y轴正向成锐角；所述传感器主板的下端开设有四个接口安置孔，第一接口安置孔位于激光测头的测量光束发射点正下方，第二接口安置孔、第三接口安置孔和第四接口安置孔沿Y轴负方向依次远离激光测头；四个接口安置孔的孔径均为D，且四个接口安置孔的中心线位于平行XOY面的同一平面内；相邻接口安置孔的中心线间距均为d，d取值为接收透镜光心到激光测头的测量光束的距离；

所述第一接口、第二接口、第三接口和第四接口的结构和尺寸完全一致；四个接口的外圆柱直径均为D；四个接口的接口端端面均开设有一个与外圆柱面同轴设置的接口孔，接口孔的底面开设有第一中心孔，第一中心孔内固定圆柱形的铁块，铁块的外端面与接口孔的底面平齐；接口孔的底面位于铁块外沿开设有两个定位孔，两个定位孔的中心线位于以接口孔中心线为中心线的同一个圆柱面上，且两个定位孔的中心线与接口孔的中心线位于同一平面内；

所述第一接口的尾部安装端固定在第一接口安置孔内，第二接口的尾部安装端固定在第二接口安置孔内，第三接口的尾部安装端固定在第三接口安置孔内，第四接口的尾部安装端固定在第四接口安置孔内；四个接口上的所有定位孔的中心线位于平行XOY面的同一平面内；

所述第一棱镜架和第二棱镜架的结构和尺寸完全一致；第一棱镜架和第二棱镜架的接头端均为外凸的圆柱，且接头端的圆柱面直径等于第一接口的接口孔孔径；接头端端面开设有第二中心孔，第二中心孔内固定圆柱形的磁铁，磁铁的端面与接头端端面平齐；接头端端面位于磁铁外沿设有两个定位销，两个定位销的中心线位于以接头端圆柱面的中心线为中心线的同一圆柱面上，且两个定位销的中心线与接头端圆柱面的中心线位于同一平面内，两个定位销中心线之间的距离等于第一接口的两定位孔中心线之间的距离；定位销的外端设有倒角，定位销的直径等于第一接口的定位孔孔径；第一棱镜架和第二棱镜架的棱镜安装端为与各自接头端同轴设置的半圆柱体，半圆柱体上呈平面的侧面为装镜面，装镜面与两个定位销的中心线所在平面之间的夹角为45°；

所述第一直角棱镜和第二直角棱镜的两端面均呈等腰直角三角形；第一直角棱镜固定在第一棱镜架上，且第一直角棱镜端面上的斜边所在面与第一棱镜架上的装镜面贴合，第一直角棱镜的外端面与第一棱镜架的棱镜安装端端面平齐；第二直角棱镜固定在第二棱镜架上，且第二直角棱镜端面上的斜边所在面与第二棱镜架上的装镜面贴合，第二直角棱镜的外端面与第二棱镜架的棱镜安装端端面平齐；

第一棱镜架安装在第一接口上，第二棱镜架安装在第二接口、第三接口或第四接口上；第一棱镜架与第一接口在装配状态下，第一直角棱镜端面上的一条直角边所在面的外法向量方向与Z轴正向一致，激光测头的测量光束穿过该直角边所在面；第二棱镜架在装配状态下，第二直角棱镜端面上的一条直角边所在面的外法向量方向与Z轴负向一致。

2.根据权利要求1所述的一种量程可变的激光测头装置，其特征在于：所述传感器主板、第一接口、第二接口、第三接口、第四接口、第一棱镜架及第二棱镜架的材料均为铝合金。

3.根据权利要求1所述的一种量程可变的激光测头装置，其特征在于：所述的第一棱镜架安装在第一接口上的过程如下：两个定位销分别嵌入对应的一个定位孔内，接头端嵌入接口孔内，磁铁吸住铁块；第二棱镜架安装在第二接口、第三接口或第四接口上的过程同第一棱镜架在第一接口上的安装过程一样。

4.根据权利要求1所述的一种量程可变的激光测头装置，其特征在于：将第一棱镜架安装至第一接口，第二棱镜架安装至第二接口，激光测头的量程变为原来的2倍；将第一棱镜架安装至第一接口，第二棱镜架安装至第三接口，激光测头的量程变为原来的3倍；将第一棱镜架安装至第一接口，第二棱镜架安装至第四接口，激光测头的量程变为原来的4倍。