[實用新型]一種潮灘沙灘激光高程測量裝置

有效

• 申請號: 201721004497.X
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN207197496U
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 楊日魁;林振鎮;賈良文
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;G01C15/00;G08C17/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 鄭永泉,邱奕才

技術領域

本實用新型涉及高程測量技術領域，更具體地，涉及一種長期穩定的潮灘沙灘激光高程測量裝置。

背景技術

目前激光測距應用普遍，但市場上還沒有專門應用在潮灘、沙灘上的高程測量裝置。

而用途較廣的掃地機器人也應用到掃描激光測距領域，但該類產品只適合于室內使用，在戶外無法使用，特別是黑色的潮灘泥巴，因為潮灘黑泥的高吸收特點，吸收損失較大，導致無法測量；而且在潮灘和沙灘上測量高程時，會受到太陽光線的干擾，這嚴重影響測量結果的精度。

潮灘沙灘測量高程的目的是為了獲取高程的變化數據，以用于研究潮灘侵蝕和淤積，因此亟需應用在潮灘沙灘上的高精度的高程測量裝置。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種潮灘沙灘激光高程測量裝置，結構簡單，使用靈活，能在陽光下長時間連續測量高程，為研究潮灘侵蝕和淤積提供高精度的高程變化數據。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

提供一種潮灘沙灘激光高程測量裝置，包括由中控單元及測量單元組成的下位機，中控單元用于控制測量單元；所述測量單元包括步進電機、激光控制模塊及激光收發器，中控單元包括控制處理器；控制處理器控制步進電機并傳送測量指令給激光控制模塊，激光控制模塊驅動激光收發器以逐步運動方式進行角度掃描測量；每步測量中激光收發器在發送調制的激光的同時采集波形相位，待測量反射回來時亦采集波形相位并將兩個相位傳輸至激光控制模塊處理以獲取高程數據，激光控制模塊將該高程數據傳輸至控制處理器。步進電機的減速比為1/64，以精密控制激光收發器的轉動；控制處理器通過步進伺服驅動裝置驅動步進電機工作。

上述方案中，通過設置激光收發器實現在陽光下測量高程，通過控制處理器控制步進電機驅動激光收發器逐步運動以使不同循環輪的測量中激光收發器在對應步的測量中測量的點均為同一個點，測量后激光控制模塊根據調制后的激光波長及測量點的相位差即可計算該測量點的高程，連續多輪測量后，即可獲取每個測量點高精度的高程變化數據，為研究潮灘侵蝕和淤積提供依據。

根據調制后的激光波長及相位差計算高程屬于現有技術，在此不再詳細描述。

優選地，所述測量裝置還包括能與中控單元進行數據傳輸的上位機，上位機用于設置測量參數，控制處理器根據測量參數控制步進電機運動；且上位機能對中控單元傳輸來的高程數據進行管理和即時監控。

優選地，所述中控單元還包括與控制處理器連接的姿態傳感器，姿態傳感器用于獲取激光收發器所在的角度。激光收發器在發送激光束之前先利用姿態傳感器獲取激光收發器所在的角度并將該角度傳輸至控制處理器，控制處理器將該角度和通過步長與走過的步數計算的角度作對比，對比正確控制處理器則指令激光控制模塊驅動激光收發器發送激光束，否則控制處理器指令步進電機驅動激光收發器偏轉以進行零位的復位檢測；這樣設置通過核驗更能有效保證不同輪對應步的測量中測量的點均為同一個點，否則，基于測量的高程得到的變化數據就失去意義，不能用于研究潮灘侵蝕和淤積。

優選地，所述激光收發器的激光接收窗口為大口望遠鏡4CM直徑的透鏡。發射在潮灘沙灘上的激光光斑部分會被黑泥吸收，如果發射斑點小、接收窗口較小，則激光收發器接收的激光回波信號面積就會減少，這會影響測量工作的穩定性。

優選地，所述測量參數為步進電機的步長、左右步數及相鄰測量循環輪的輪詢間隔時間，所述控制處理器為MCU單片機，所述上位機包括電腦和設于電腦上的管理軟件及無線傳輸盒，所述中控單元還包括數傳裝置，上位機與中控單元通過無線傳輸盒及數傳裝置進行無線數據傳輸。通過調節步長和左右步數，使得激光收發器能對中心垂線左右70度的剖面進行掃描，剖面內最大測量點數達到300個點，滿足高精度、高密度的跟蹤測量需求；相鄰測量循環輪的輪詢間隔時間為一輪完整掃描結束后激光收發器的休息時間長度，設置最短時間間隔為10秒，最長不設限制，在一輪掃描開始前，激光收發器的激光頭自動進行零位檢測，后開始從左半邊的最大步數開始，執行到垂直位置的第0步，而后開始右半邊的逐步測量；上位機上管理軟件除了參數設置、數據傳輸、下位機狀態信息的獲取外，還設有模型計算軟件以自動生產演變的數據動態圖形，有助于對測量數據的即時研究。