比例图实地距离数字式测量笔制造技术

一种比例图实地距离数字式测量笔，由测量头、测量电路和壳体等部分组成，其特点是测量头通过测球在比例图上的滚动将图上曲线长度转换成一系列的电脉冲信号送入测量电路，测量电路将测量头送入的电脉冲信号进行计算后与地图的比例尺相乘，运算出图上距离所代表的实际地面距离送往显示器进行显示。该测量笔具有结构紧凑小巧，便于携带，可直接测读实地距离，并可兼作时钟等优点。（*该技术在2002年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及的是测距
中的一种测量笔，特别是通过比例图图上距离测实地距离的一种比例图实地距离数字式测量笔。目前，通过比例尺地图上的线经距离测算实际地面水平距离主要有如下三种方式一种是采用二坐标测量仪测量，即将比例尺地图放置在二坐标测量仪的测量平台上，用测头沿曲线移动，测出曲线的长度，再乘上地图比例尺而得出实际地面水平距离；第二种方法是导出法测量，即在比例尺地图上绘上方格网，将每一小方格中的线长计算出来，然后将各小方格中计算出来的线段长度加总起来，得出图中某一线段的长度，然后乘上地图比例尺，导出该线段的实际水平距离；第三种是机械式测量法测量，即指在军用指南针的一角上有一个小轮子，将此轮沿比例图上的曲线滚动，该小轮滚动时带动大的数字盘转动，以概略计算出线长，然后乘上比例图上的比例值，以测算出图上二地之间的实际水平距离。但以上三种测量方式存在如下缺点导出法在计算过程中每一小方格计算出来的线长都将引入一个误差，因而最终累积误差较大，并取决于方格的疏密，而且运算和操作麻烦；机械式测量法测量，由于小轮只能单一方向转动，当遇到曲线曲率较大时，不仅难以测量，而且会丢失急转弯处的长度，再加上齿轮传动带来的误差，产生测量误差大；二坐标测量仪测量时虽然误差小一些，但其体积较大，而且不便移动，难于适用在野外使用和简易环境下使用。再者，无论是二坐标测量法测量， 还是导出法测量都存在一定的计算量，实际地面距离都不能直接读出，因而测量速度慢，使用不方便。本技术的目的是针对上述测量方式的不足而设计的一种数字式测量笔，它通过比例图图上测量即可直接测出实际地面距离，且可有效地克服上述测量方式的不足。本技术的技术解决方案如下，以下结合附图作详细说明附图说明图1给出的是本技术的测量头结构示意图，图2给出的是本技术的主体结构示意图，图3给出的是本技术的测量电路示意图。在图1中，1是测球，采用钢性变形小、摩擦系数高的材料制成，并通过轴2固定在本测量笔的壳体上，在测球1的侧面沿法向分别装有二传动轮3和4，其轴线相互正交成90°之夹角。两传动轮3和4分别带动装在两轴5和6上的二从动轮7和8及两光码盘9和10，两光码盘9和10的二侧分别装有两光电读数头11和12。为保证测球1转动时，两读数头11和12至少有一个有相应的输出，测球1不能突出壳体过多，否则就不能保证测球1沿比例图上的曲线向任何方向转动时两读数头11和12至少有一个有相应输出(例如当测球1突出壳体1／2时，当其沿两转动轮3和4的径向交线的垂直平面转动时，两转动轮3和4都不能转动，因而两读数头11和12皆无输出)，故以突出1／5～1／3左右为宜，为保证测球1转动时不产生滑移，在其一侧装有直撑轮23。为保证各转动轮配合紧密，转动时不产生滑移，各轮(3、4、7、8)均以钢性变形小、弹性系数较高的材料制成，且皆用轴固装在本测量笔的壳体19上(见图2)。光码盘9和11可采用塑料或玻璃制成，采用塑料制成时，可在其周边沿园心向外辐射方向开出若干通光槽，当采用玻璃制成时可在其周边沿园心向外辐射方向刻上若干黑白相间的线条。两读数头11和12分别由一只红外发光管(D1和D2)和红外接收管(D3和D4)组成，其安装位置保证两红外射管发射的红外线能穿过光码盘上的通光槽或白线而被接收管接收(参见图3)。测量时，将本测量笔的测球沿比例图上欲测曲线滚动，则测球1带动两传动轮3和4转动(或至少一个转动)，两传动轮3和4通过轴5和6上的两从动轮7和8带动两光码盘9和10转动(或至少一个转动)，当两光码盘转至通光槽或白线位置时，则二读数头9和10(或至少1个)的红外线发射管(D1、D2)发射的红外线穿过通光槽或白线而被接收管(D3、D4)接收，则两读数头(或至少一个)接收一个脉冲信号，送往测量电路。因而光码盘上的通光槽或白线越密，则测球1在比例图上滚动某一定线上时，读数头接收的脉冲信号越多，测量精度越高。如果测球1的半径为R1，两从动轮7和8的半径为R2，两光码盘11和12的半径为R3，当测球1转一圈时，光码盘9和10园周上某定点走过的距离为L＝R1／R2×2πR3，选择R2＝1／2R1，R3＝R1，则L＝2×2πR1，即当测球1转一圈时，光码盘9和10转2圈，亦即测球1在比例图上走过1mm时，光码盘园周上某定点走过2mm，如将光码盘9和10的周边每隔1mm开设一通光槽或白线，则测球1在比例图上每走1mm，则读数就输出2个电脉冲，每个电脉冲代表图上距离0.5mm。由于两传动轮3和4在测球1的表面呈轴正交分布，因而当测球1在比例图上走过一曲线长ΔL时，读数头11和12读出的是相应的二轴向距离ΔX和ΔY，按微分算法，则该曲线长ΔL的近似值为ΔL＝ ，如地图比例尺为M，则该曲线ΔL的近似实地距离为ΔL′＝M· 。因此将测量头测出的脉冲送入测量电路，按上式进行计算，然后再将所得的各微分单元累加，即可测得对应比例图上距离的实际地面距离。在图2中，1是测球，13是测量电路板，14是时钟／测量功能选择开关(即测量电路中的SO键)，15是液晶显示窗，16是电池室盖，17是时钟／比例值参数设置键(S1，S2，S3)，S0，S1，S2，S3作为功能键分别接入测量电路板13中的微控制器的P3.4～P3.7控制端，(参见图3)，18是读数头9和10的电源开关，19是本测量笔的壳体。在图3中，给出了本技术的测量电路，本电路中的信号及运算处理由一片微控制器如87C51等完成。电路工作原理如下当测量时，打开电池室盖6(见图2)装入电池，则测量电路得电。此时将“时钟／测量”功能开关14(S0)拨至“测量”档，即图中的S0合上，则CPU处于测量计算状态，按键S1为参数设置键，此时按下S1键进入参数设置状态，显示器15的第一位开始闪烁，可送入比例尺参数值。然后合上读数头电源开关18(见图2)，则两读数头11和12的红外线发射管D1和D2得电处于工作状态，此时将测球1沿待测线段滚动，如滚动ΔL的距离，则两光码盘9和10转动2ΔL，两读数头的红外线接收管D3和D4接收相应红外线发射管D1和D2穿过光码盘的红外线信号而导通，发出相应电脉冲信号，该电脉冲信号经双运算放大器(如LM358)组成的脉冲整形电路整形后成为方波信号分别送入CPU的中断ㄇINT0和INT1(这两脉冲代表ΔL的两正交分量ΔX和ΔY)，CPU每收到一次中断脉冲信号就将X和Y方向的计数加1，同时按编好并固化在其中的程序计算出测球1移动距离的实际地面距离ΔL′＝M· ，然后将每次计算出的距离ΔL′送入累加器进行累加后由输出ㄇP1·0～P1·4送往译码显示电路，在显示器15上进行显示。因此测球1沿比例图上的某一定曲线移动，则显示器15对移动的曲线长度代表的实际地面距离进行连续显示，直到完成测量。测量完毕后，关闭读数头的电源开关18，则即使转动测球1，测量电路也不工作。此时将S0拨至“时钟”位置，按下S1键进入时钟设置状态，键入时间参数，显示器显示时和分，本技术即可用来计时。S2键为“清零／位选键，当S0在“测量”档时，按下S2键，将显示器清零；当S0在“时钟”档时，按S2键，显示器显示秒；当显示器处于参数设置状态(闪烁状态)时，S2键为“位选”键本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种比例图实地距离数字式测量笔，由测量头、测量电路和壳体等部分所组成，其特征在于测量头和测量电路封装在壳体内，测量头的测球１突出壳体１／５～１／３，测量头的检测脉冲信号由两红外线接收管Ｄ３和Ｄ４输入测量电路的脉冲整形电路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：张琦，管俊晨，
申请(专利权)人：张琦，管俊晨，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]