[發(fā)明專利]一種自動(dòng)激光測(cè)垂儀及垂直度測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711305429.1
• 申請(qǐng)日: 2017-12-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108225293B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張文明;王志偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C15/10
• 分類號(hào): G01C15/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 常虹

1.一種自動(dòng)激光測(cè)垂儀，其特征在于，包括：數(shù)據(jù)處理器CPU模塊、電子測(cè)角模塊、光電測(cè)距模塊、測(cè)距儀旋轉(zhuǎn)伺服模塊、內(nèi)業(yè)處理模塊；

所述電子測(cè)角模塊用于測(cè)定地面測(cè)站點(diǎn)到兩目標(biāo)點(diǎn)的方向線鉛錘投影在水平面上的所成的水平角α和地面測(cè)站點(diǎn)至目標(biāo)點(diǎn)的方向線與水平視線間的豎直角θ；所述光電測(cè)距模塊用于測(cè)定地面測(cè)站點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)之間的傾斜距離D；所述測(cè)距儀旋轉(zhuǎn)伺服模塊用于控制光電測(cè)距模塊在豎直面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)；

所述內(nèi)業(yè)處理模塊為智能終端，該智能終端內(nèi)裝有配套測(cè)量軟件，將各局部坐標(biāo)系下的坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過(guò)做坐標(biāo)平移歸化到同一坐標(biāo)系中，通過(guò)內(nèi)置算法推算出不同高度z_i處水平截面形心坐標(biāo)，進(jìn)而得到豎向中心軸線上各點(diǎn)的坐標(biāo)，并將測(cè)得的輪廓線和計(jì)算所得豎向中心軸線上所有點(diǎn)以三維模式呈現(xiàn)在屏幕上；

所述輪廓線的測(cè)量方法為：

設(shè)定掃描步距△Z，從待測(cè)構(gòu)筑物底部開(kāi)始掃描，獲取掃描到的每個(gè)目標(biāo)點(diǎn)局部坐標(biāo)并記錄；

所述目標(biāo)點(diǎn)局部坐標(biāo)為：

x＝Dcosθcos(α₀+α)，y＝Dcosθsin(α₀+α)，z＝H_n+i+Dsinθ-H_test；

其中，α₀為獲取所述目標(biāo)點(diǎn)時(shí)的測(cè)站點(diǎn)與下一測(cè)站點(diǎn)所在導(dǎo)線邊的坐標(biāo)方位角；豎直方向的局部坐標(biāo)構(gòu)成一條豎直輪廓線；H_n為測(cè)站點(diǎn)的高程，i為儀器高度，H_test為待測(cè)構(gòu)筑物基礎(chǔ)頂面高程；

所述智能終端利用接收到的測(cè)量數(shù)據(jù)推算出不同高度z_i處水平截面形心坐標(biāo)，即得到豎向中心軸線上各點(diǎn)的坐標(biāo)，具體步驟為：

(10.1)圓形截面時(shí)，高度z_i處水平截面圓心坐標(biāo)(x_ci,y_ci)為：

其中

(x_j,y_j)為構(gòu)筑物在高度z_i處水平截面邊緣上的隨機(jī)點(diǎn)坐標(biāo)，m為隨機(jī)點(diǎn)數(shù)量；

(10.2)矩形或多邊形截面時(shí)，高度z_i處水平截面的形心坐標(biāo)(x_ci,y_ci)為：

其中面積(x_j,y_j)為p邊形的p個(gè)角點(diǎn)坐標(biāo)；p為截面多邊形的角點(diǎn)個(gè)數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)激光測(cè)垂儀，其特征在于，所述光電測(cè)距模塊由測(cè)距儀、溫度傳感器和氣壓傳感器組成，測(cè)距儀由激光發(fā)射系統(tǒng)、激光接收系統(tǒng)及光學(xué)照準(zhǔn)系統(tǒng)組成，發(fā)射光軸、接收光軸、視準(zhǔn)軸三系統(tǒng)同軸。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)激光測(cè)垂儀，其特征在于，所述測(cè)距儀旋轉(zhuǎn)伺服模塊包括伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)；所述伺服驅(qū)動(dòng)采用MCU控制電路，數(shù)據(jù)處理器CPU模塊通過(guò)與MCU的接口電路向MCU發(fā)送指令，由MCU發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，進(jìn)而控制自動(dòng)激光測(cè)距儀在豎直面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)激光測(cè)垂儀，其特征在于，還包括輸入與顯示模塊。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)激光測(cè)垂儀，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)通訊模塊，所述數(shù)據(jù)通訊模塊包括采用USB接口的有線傳輸和采用藍(lán)牙連接的無(wú)線傳輸。