[發明專利]一種自動調平高精度測量儀及測量方法

在審

• 申請號: 202210126587.5
• 申請日: 2022-02-10
• 公開（公告）號: CN114459427A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 黃仕平;張敏;李開
• 申請（專利權）人: 中新國際聯合研究院
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;G01B11/03
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李盛洪

本發明公開了一種自動調平高精度測量儀及測量方法，用于測量建筑物、大型構件類設備的沉降值和水平位移值。該測量儀包括調平系統、主控系統和電子水準尺，其中調平系統包括吊桿、激光器、下擺部分及阻尼系統，激光器與下擺部分成90度固接，激光器與吊桿通過吊點連接；主控系統包括主機控制系統、通信系統和旋轉電動機，用于完成主機和電子水準尺上從機的通信，并控制激光器的轉動及發射；電子水準尺包括水準尺、成像系統、升降電動機，其中成像系統由透鏡、圖像傳感器及控制模塊組成。該測量儀利用下擺部分靜止時重心豎直向下的特性完成激光器的自動安平，使激光器射出水平準直激光光束到固定的水準尺上的成像系統并完成豎向及水平位移測量。

技術領域

本發明涉及測量技術領域，具體涉及一種自動調平高精度測量儀及測量方法。

背景技術

目前，對于建筑物、大型構件類設備的沉降值和水平位移值的測量大多采用以下方式：1)基于全站儀來測量。其缺點在于全站儀在測量時，需要由專業技術人員去測量、觀察，難以實現全自動實時測量和數據的傳輸，并且人為誤差較大；2)采用自動測量機器人來測量。其缺點是自動測量機器人價格非常高，維護麻煩，不適于大面積推廣和應用。如今市場上的自動安平測量儀，是在一定的豎軸傾斜范圍內，利用補償器自動獲取視線水平時水準標尺讀數的測量儀。這種自動安平測量儀用自動安平補償器代替管狀水準器，在儀器微傾時補償器受重力作用而相對于望遠鏡筒移動，使視線水平時標尺上的正確讀數通過補償器后仍舊落在水平十字絲上。用此類測量儀觀測時，當圓水準器氣泡居中儀器放平之后，不需再經手工調整即可讀得視線水平時的讀數。它簡化了操作手續，提高了作業速度，減少了外界條件變化所引起的觀測誤差。但是，由于其無法解決通過望遠鏡在水準尺上讀取數據的讀數誤差，以及三大系統誤差：視準線零位誤差、視準線補償誤差、補償交叉誤差。基于此，研究人員提出一些新方法，中國專利：一種激光位移測量裝置及其測量方法，201810772647.4,2018-07-13,該發明通過激光測距儀發射激光至檢測面上，通過面陣CCD掃描裝置在檢測面內的來回掃描，可實現對光斑形狀和位置的判斷，并通過測量光斑在檢測面的位置變化來計算測量裝置的沉降值。但是由于現今面陣CCD裝置尺寸較小，來回掃描光斑效率會較低，且裝置固定在橋墩上激光水平效果不好。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中的上述缺陷，提供一種自動調平高精度測量儀及測量方法。該測量儀利用調平系統靜止時重心豎直向下的特性自動安平，利用阻尼系統減輕振動的影響，從而使沒有附加傾角的激光器快速射出準直激光光束。激光器發出的水平光束射入到透鏡上，刻度標識及激光光斑經過透鏡縮放后投射至圖像傳感器的感光點陣上，從機控制模塊通過圖像傳感器獲取的數據推算出水平或者豎向的位移。同時，測量儀通過具有旋轉功能的電動機與升降電動機完成不同測點的自動化測量。

本發明的第一個目的可以通過采取如下技術方案達到：

一種自動調平高精度測量儀，其特征在于，所述測量儀包括調平系統、主控系統、電子水準尺和裝置外殼；

所述調平系統包括吊桿、激光器、下擺部分及阻尼系統，其中，所述激光器與下擺部分成90度固接，所述吊桿與裝置外殼采用鉸接，所述激光器與吊桿通過吊點連接，所述下擺部分放置在阻尼系統中，通過阻尼系統消除振動；

所述主控系統包括主機控制模塊、主通信模塊及旋轉電動機，所述旋轉電動機接收主機控制模塊的控制指令；所述旋轉電動機與激光器通過吊點連接，控制激光器旋轉并射出水平準直激光；

所述電子水準尺包括水準尺、成像裝置、從通信模塊、從機控制模塊及升降電動機，所述成像裝置包括透鏡和圖像傳感器，所述成像裝置通過升降電動機驅動力在水準尺上下滑動，所述升降電動機接收從機控制模塊的控制指令；

所述測量儀利用調平系統穩定時處于豎直狀態的特性完成激光器的自動安平，從而使激光器射出水平準直激光光束到固定的水準尺的圖像傳感器上測量水平、豎向坐標；