[發明專利]一種傾斜補償的激光高程傳感器及其應用、激光高程傳感器傾斜補償方法

在審

• 申請號: 202010108270.X
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111220122A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 胡煉;蒙世博;臧英;羅錫文;趙潤茂;黃浩;陳高隆;劉海龍;賴桑愉;焦晉康
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;G01C15/00;G01C25/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 付茵茵

1.一種傾斜補償的激光高程傳感器，其特征在于：包括激光傳感模塊、傾角檢測模塊、信號處理模塊、通信傳輸模塊、數顯模塊；

激光傳感模塊將激光基準平面信號轉換為電信號，并讀取高程偏差信息；

傾角檢測模塊同時檢測激光高程傳感器自身姿態的俯仰角與橫滾角；

信號處理模塊對激光高程偏差信息進行解算得到高程偏差測量值，并通過俯仰角和橫滾角計算得出激光高程傳感器與激光基準平面信號的傾斜角，通過高程偏差測量值和傾斜角計算得出傾斜補償后的高程偏差信息；

通信傳輸模塊通過總線與控制器進行全雙工通信；

數顯模塊實時顯示傾斜補償后的高程偏差信息、俯仰角信息與橫滾角信息。

2.按照權利要求1所述的一種傾斜補償的激光高程傳感器，其特征在于：激光傳感模塊包括光電高程傳感陣列、濾波放大電路和整形展寬電路。

3.按照權利要求2所述的一種傾斜補償的激光高程傳感器，其特征在于：光電高程傳感陣列包括多個小面積光電二極管，光電二極管緊密的在豎直方向上排布成列，列的數量為一列或兩列；當為兩列時，兩列光電二極管在水平方向上相互平行。

4.按照權利要求3所述的一種傾斜補償的激光高程傳感器，其特征在于：高程零位置設置在光電高程傳感陣列縱向任意位置，當激光基準平面信號照射在高程零位置上方時定義為正，下方則定義為負。

5.按照權利要求1所述的一種傾斜補償的激光高程傳感器，其特征在于：傾角檢測模塊與激光傳感模塊的相對角度固定。

6.按照權利要求1所述的一種傾斜補償的激光高程傳感器，其特征在于：數顯模塊包括顯示傾斜補償后的高程偏差信息的高程指示燈、顯示俯仰角信息與橫滾角信息的數顯屏。

7.激光高程傳感器的傾斜補償方法，其特征在于：采用權利要求1-6中任一項所述的一種傾斜補償的激光高程傳感器，包括如下步驟：

S01、讀取光電高程傳感陣列測量的高程偏差信息，當單列光電高程傳感陣列感應到激光基準平面信號時，光電高程傳感陣列的高程偏差測量值為該陣列所測量的高程偏差，當兩列光電高程傳感陣列感應到激光基準平面信號時，光電高程傳感陣列的高程偏差測量值為兩列分別所測量的高程偏差的平均值，

式中：H——高程偏差測量值；

H₁——單列光電高程傳感陣列的高程偏差測量值；

H₂₁、H₂₂——兩列光電高程傳感陣列各自的高程偏差測量值；

S02、獲取傾角檢測模塊測量到的俯仰角和橫滾角信息，并計算出激光高程傳感器與激光基準平面信號之間的傾斜角，

式中：γ——激光高程傳感器與激光基準平面信號之間的傾斜角；

α——激光高程傳感器的橫滾角；

β——激光高程傳感器的俯仰角；

S03、根據光電高程傳感陣列高程偏差測量值和傾斜角進行傾斜補償，

H₀＝H*sinγ

式中：H₀——傾斜補償后的高程偏差信息；

S04、傾斜補償后的高程偏差信息、光電高程傳感陣列的高程偏差測量值、橫滾角和俯仰角信息發送至通信總線上；

S05、傾斜補償后的高程偏差信息、光電高程傳感陣列的高程偏差測量值、橫滾角和俯仰角信息在數顯模塊上顯示。

8.按照權利要求1-6中任一項所述的一種傾斜補償的激光高程傳感器的應用，其特征在于：用于在傾斜工況下提高激光高程傳感器的高程偏差檢測精度。

9.按照權利要求1-6中任一項所述的一種傾斜補償的激光高程傳感器的應用，其特征在于：使用一個激光高程傳感器或兩個激光高程傳感器與機具配套使用，用于測量機具的傾斜角度，實現對機具的高程偏差和調平傾角同步測量與自動控制。

10.按照權利要求9所述的一種傾斜補償的激光高程傳感器的應用，其特征在于：機具為激光平地機、激光整平機或激光推土機。