水准尺的测量装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种水准尺的测量装置和方法，包括尺身，还包括水平测角仪和测角摄像头，水平测角仪包括测角摄像头水平转动装置和水平转动测角传感器，所述测角摄像头连于测角摄像头水平转动装置上，测角摄像头水平转动装置可以带动测角摄像头沿水平方向360度旋转，水平转动测角传感器用于测量测角摄像头水平转动装置转动的角度。可以自动对准目标标志。可以自动对准目标标志。可以自动对准目标标志。

【技术实现步骤摘要】
水准尺的测量装置和方法


[0001]本专利技术属于机械领域，尤其涉及一种水准尺的测量装置和方法。

技术介绍

[0002]现有的水准尺，申请号为：201921169720.5，授权公告号为：210291281U专利技术名称为：《一种水准尺尺垫》，公开一种可调平装置，且可以绕尺垫转动，所述尺垫基座中心位置开设有旋转孔，所述第一调节板的中心位置设置有旋转柱，所述旋转柱放置于所述旋转孔内实现所述调节组件与所述尺垫基座旋转连接。此段内容说明调节组件与所述尺垫基座可以相互转动，实现测量时的尺身面对面，但是它也是通过手动调节的，操作不方便。另外，不能实现测角功能。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提出一种水准尺的测量装置和方法，可以自动对准目标标志。
[0004]本申请提供的一种水准尺的测量装置，采用如下技术方案：水准尺的测量装置，包括尺身，还包括水平测角仪和测角摄像头，水平测角仪包括测角摄像头水平转动装置和水平转动测角传感器，所述测角摄像头连于测角摄像头水平转动装置上，测角摄像头水平转动装置可以带动测角摄像头沿水平方向360度旋转，水平转动测角传感器用于测量测角摄像头水平转动装置转动的角度。
[0005]通过采用上述技术方案，使测角摄像头在水平方向自动对准目标标志。
[0006]优选的，还包括垂直测角仪，垂直测角仪包括测角摄像头垂直转动装置和垂直转动测角传感器，所述测角摄像头同时还连于测角摄像头垂直转动装置上，测角摄像头垂直转动装置可以带动测角摄像头沿竖直方向360度旋转，垂直转动测角传感器用于测量测角摄像头垂直转动装置转动的角度。
[0007]通过采用上述技术方案，测角摄像头在垂直和水平方向自动对准目标标志，使测角摄像头自动对准目标标志。
[0008]优选的，所述测角摄像头水平转动装置包括第一电机和第一尺垫，所述第一电机包括第一电机轴，所述第一尺垫包括第一上转盘和第一下底盘，第一下底盘中心孔固定第一电机，第一上转盘中心对称的固定于第一电机轴上，测角摄像头位于尺身上，尺身垂直固定于第一上转盘上表面，水平转动测角传感器为第一角度传感器，第一角度传感器位于第一电机内，用于测量第一电机轴转动的角度；或者水平转动测角传感器包括第一光栅度盘、第一指示光栅、第一发光管和第一接收管，第一光栅度盘由黑白相间的材料制成，第一下底盘的上表面固定有第一光栅度盘，在下底盘的上表面或下表面开有第一凹槽，所述第一发光管位于第一凹槽中，第一发光管通过第一横轴与第二电机尾部的第二电机轴相连；第一指示光栅和第一接收管依次固定于上转盘的下表面，第一发光管通过第一光栅度盘正对第一指示光栅和第一接收管，第一指示光栅和第一接收管与第一发光管相对于第一光栅度盘转动。
[0009]通过采用上述技术方案，第一上转盘可相对第一下底盘转动，实现水平转向，水平转动测角传感器可实现水平测角的功能。
[0010]优选的，所述测角摄像头垂直转动装置包括第三电机和第一轴承和第二轴承，第三电机包括第三电机轴，所述尺身上开有通孔，第一轴承和第二轴承分别连接于通孔沿竖直方向的两侧壁，第三电机轴可转动连接于两侧的第一轴承和第二轴承上，第三电机轴沿水平方向放置，测角摄像头置于第三电机轴上，所述垂直测角仪还包括第一测距传感器、激光发射器和支撑架，支撑架相对于第三电机轴中心对称的固定于第三电机轴上，第一测距传感器和激光发射器固定于支撑架上，当测角摄像头观测方向为水平视线方向时，第一测距传感器和激光发射器位于垂直视线方向，第一测距传感器和激光发射器置于测角摄像头旁，或者第一测距传感器、激光发射器和测角摄像头集成在一起，垂直转动测角传感器为第二角度传感器，它位于第三电机内，用于测量第三电机所转动的角度；或者所述垂直转动测角传感器包括第二光栅度盘、第二发光管、第二接收管和第二指示光栅，第二光栅度盘相对于第三电机轴中心对称的穿过第三电机轴，且第二光栅度盘固定于通孔沿竖直方向的一侧壁，在尺身的外侧壁上开有第二凹槽，所述第二发光管位于第二凹槽内，在第二凹槽相对于尺身侧壁靠近第二光栅度盘处固定有透明材料，使第二发光管的光线可以照射到第二光栅度盘上，且使尺身为牢固的一个整体，第二指示光栅和第二接收管由外向内依次固定于支撑架上，第二发光管通过第二光栅度盘正对第二指示光栅和第二接收管。
[0011]通过采用上述技术方案，测角摄像头随着支撑架转动，实现竖直转向，垂直转动测角传感器可实现垂直测角的功能。
[0012]优选的，尺身一面有条码或数字或者条码和数字、水准测量摄像头和测角摄像头；或者一支尺子的尺面有条码或者数字或者条码和数字，另一支尺子的一个尺面有水准测量摄像头和测角摄像头。
[0013]通过采用上述技术方案，水准测量摄像头可以用于测量高程，测角摄像头可以用于实现测角功能。
[0014]本申请提供的另一种水准尺的测量方法，采用如下技术方案：包括如下步骤：嵌入式系统控制面对面测量摄像头转动，面对面测量摄像头上的方位传感器，测得面对面测量摄像头的转动方向，嵌入式系统控制第一尺垫的第一上转盘沿面对面测量摄像头的转动方向转动，直到水准测量摄像头能看到另一支尺身刻度面为止，停止第一尺垫的转动，使尺身面对面，则嵌入式系统读取数字陀螺仪或者倾角传感器的数据，进行计算，由嵌入式系统控制自动调平轴的伸缩，实现第一尺垫调平；微调第一尺垫测角转盘，使尺身面对面。
[0015]通过采用上述技术方案，根据面对面摄像头的转动方位嵌入式系统控制第一上转盘转动，达到尺身面对面，嵌入式系统控制自动调平轴的伸缩，实现尺垫调平。
[0016]优选的，在尺身调平和尺身面对面下的水准测量：通过水准测量摄像头对另一支尺上的条码或者数字进行扫码或者拍照，嵌入式系统接收水准测量摄像头的测量数据及水准测量摄像头自身位置数据，经过计算处理，得出水准尺之间的高差；或者在A点安置水准尺，水准尺的高度固定不变，在B点竖立目标标尺，测取A点到达B点的水平距离D，转动测角摄像头水平转动装置和测角摄像头垂直转动装置使水准尺的测角摄像头对准目标标尺，通过激光测距传感器测取从激光测距传感器到达目标标尺的距离OO
′
，根据三角形几何定理求出目标标尺到达水准尺的激光测距传感器的垂直距离(OO
′2‑
D2)
1/2
,测取水准尺的桩顶到
达水准尺的激光测距传感器的垂直高度i，测取目标标尺测量高度v，得到A点到达B点的高程hAB＝(OO
′2‑
D2)
1/2
+i
‑
v；或者在A点安置水准尺，水准尺的高度固定不变，在B点竖立目标标尺，测取A点到达B点的水平距离D，转动测角摄像头水平转动装置和测角摄像头垂直转动装置使水准尺的测角摄像头对准目标标尺，测取水准尺的激光测距传感器的竖直角α，根据三角形几何定理求出目标标尺到达水准尺的激光测距传感器的垂直距离Dtanα，测取水准尺的桩顶到达水准尺的激光测距传感器的垂直高度i，测取目标标尺测量高度v，得到A点到达B点的高程hAB＝Dtanα+i
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.水准尺的测量装置，包括尺身，其特征在于：还包括水平测角仪和测角摄像头，水平测角仪包括测角摄像头水平转动装置和水平转动测角传感器，所述测角摄像头连于测角摄像头水平转动装置上，测角摄像头水平转动装置可以带动测角摄像头沿水平方向360度旋转，水平转动测角传感器用于测量测角摄像头水平转动装置转动的角度。2.根据权利要求1所述的水准尺的测量装置，其特征在于：还包括垂直测角仪，垂直测角仪包括测角摄像头垂直转动装置和垂直转动测角传感器，所述测角摄像头同时还连于测角摄像头垂直转动装置上，测角摄像头垂直转动装置可以带动测角摄像头沿竖直方向360度旋转，垂直转动测角传感器用于测量测角摄像头垂直转动装置转动的角度。3.根据权利要求2所述的水准尺的测量装置，其特征在于：所述测角摄像头水平转动装置包括第一电机和第一尺垫，所述第一电机包括第一电机轴，所述第一尺垫包括第一上转盘和第一下底盘，第一下底盘中心孔固定第一电机，第一上转盘中心对称的固定于第一电机轴上，测角摄像头位于尺身上，尺身垂直固定于第一上转盘上表面，水平转动测角传感器为第一角度传感器，第一角度传感器位于第一电机内，用于测量第一电机轴转动的角度；或者水平转动测角传感器包括第一光栅度盘、第一指示光栅、第一发光管和第一接收管，第一光栅度盘由黑白相间的材料制成，下底盘的上表面固定有第一光栅度盘，在下底盘的上表面或下表面开有第一凹槽，所述第一发光管位于第一凹槽中，第一发光管通过第一横轴与第二电机尾部的第二电机轴相连；第一指示光栅和第一接收管依次固定于上转盘的下表面，第一发光管通过第一光栅度盘正对第一指示光栅和第一接收管，第一指示光栅和第一接收管与第一发光管相对于第一光栅度盘转动。4.根据权利要求3所述的水准尺的测量装置，其特征在于：所述测角摄像头垂直转动装置包括第三电机和第一轴承和第二轴承，第三电机包括第三电机轴，所述尺身上开有通孔，第一轴承和第二轴承分别连接于通孔沿竖直方向的两侧壁，第三电机轴可转动连接于两侧的第一轴承和第二轴承上，第三电机轴沿水平方向放置，测角摄像头置于第三电机轴上，所述垂直测角仪还包括第一测距传感器、激光发射器和支撑架，支撑架相对于第三电机轴中心对称的固定于第三电机轴上，第一测距传感器和激光发射器固定于支撑架上，第一测距传感器和激光发射器置于测角摄像头旁，或者第一测距传感器、激光发射器和测角摄像头集成在一起，垂直转动测角传感器为第二角度传感器，它位于第三电机内，用于测量第三电机所转动的角度；或者所述垂直转动测角传感器包括第二光栅度盘、第二发光管、第二接收管和第二指示光栅，第二光栅度盘相对于第三电机轴中心对称的穿过第三电机轴，且第二光栅度盘固定于通孔沿竖直方向的一侧壁，在尺身的外侧壁上开有第二凹槽，所述第二发光管位于第二凹槽内，在第二凹槽相对于尺身侧壁靠近第二光栅度盘处固定有透明材料，使第二发光管的光线可以照射到第二光栅度盘上，且使尺身为牢固的一个整体，第二指示光栅和第二接收管由外向内依次固定于支撑架上，第二发光管通过第二光栅度盘正对第二指示光栅和第二接收管。5.根据权利要求4所述的水准尺的测量装置，其特征在于：尺身一面有条码或数字或者条码和数字、水准测量摄像头和测角摄像头；或者一支尺子的尺面有条码或者数字或者条码和数字，另一支尺子的一个尺面有水准测量摄像头和测角摄像头。6.水准尺的测量方法，其特征在于：包括如下步骤：嵌入式系统控制面对面测量摄像头转动，面对面测量摄像头上的方位传感器，测得面对面测量摄像头的转动方向，嵌入式系统
控制第一尺垫的第一上转盘沿面对面测量摄像头的转动方向转动，直到水准测量摄像头能看到另一支尺身刻度面为止，停止第一尺垫的转动，使尺身面对面，则嵌入式系统读取数字陀螺仪或者倾角传感器的数据，进行计算，由嵌入式系统控制自动调平轴的伸缩，实现第一尺垫调平；微调第一尺垫测角转盘，使尺身面对面。7.如权利要求6所述的水准尺的测量方法，其特征在于：在尺身调平和尺身面对面下的水准测量：通过水准测量摄像头对另一支尺上的条码或者数字进行扫码或者拍照，嵌入式系统接收水准测量摄像头的测量数据及水准测量摄像头自身位置数据，经过计算处理，得出水准尺之间的高差；或者在A点安置水准尺，水准尺的高度固定不变，在B点竖立目标标尺，测取A点到达B点的水平距离D，转动测角摄像头水平转动装置和测角摄像头垂直转动装置使水准尺的测角摄像头对准目标标尺，通过激光测距传感器测取从激光测距传感器到达目标标尺的距离OO
′
，根据三角形几何定理求出目标标尺到达水准尺的激光测距传感器的垂直距离(OO
′2‑
D2)
1/2
,测取水准尺的桩顶到达水准尺的激光测距传感器的垂直高度i，测取目标标尺测量高度v，得到A点到达B点的高程hA...

【专利技术属性】
技术研发人员：何丽，岳翎，程和平，辛富先，李月琴，金成宏，白佳文，陈妍，
申请(专利权)人：何丽，
类型：发明
国别省市：