CN101245981B - 笛卡尔坐标系多功能实地比例尺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种测量工具，即笛卡尔坐标系多功能实地比例尺。可直接按比例绘制坐标，并可测量事物的距离角度等几何参数。同时可以将图纸直接按比例放大到施工面上，方便施工。并且在一定条件下，控制机械运动。它包括操作桌面，操作桌面上有X轴移动杆和与X轴移动杆交连的Y轴移动杆，X轴移动杆带有X轴旋钮和数码显示管，Y轴移动杆带有Y轴旋钮；在Y轴移动杆两侧设有上下平行连接的透镜组、激光准直器；X轴移动杆上平行设有连杆，连杆两端设有立轴，每个立轴与对应的激光准直器后部立轴通过一直线部件相连；Y轴移动杆外端部设有标志笔；X轴移动杆和Y轴移动杆为螺杆，其上缠绕漆包线和设有固定触头。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量工具，即笛卡尔坐标系多功能实地比例尺。可直接按比例绘制坐标，并可测量事物的距离角度等几何参数。同时可以将图纸直接按比例放大到施工面上，方便施工。并且在一定条件下，控制机械运动。
背景技术
在已有技术中，目前，测绘领域所用的经纬仪等仪器，存在着测量时只能出现距离或角度与仪器的基准点的线性和角度关系，而不能直接显示其坐标情况，并且应用光速和时间来进行距离测量，存在受气压变化影响的情况。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足而提供一种结构简单，功能齐全的笛卡尔坐标系多功能实地比例尺。
本发明的技术解决方案是：笛卡尔坐标系多功能实地比例尺包括操作桌面，操作桌面上有X轴移动杆和与X轴移动杆交连的Y轴移动杆，X轴移动杆带有X轴旋钮和数码显示管，Y轴移动杆带有Y轴旋钮；在Y轴移动杆两侧设有上下平行连接的透镜组、激光准直器；X轴移动杆上平行设有连杆，连杆两端设有立轴，每个立轴与对应的激光准直器后部立轴通过一直线部件相连；两个后部立轴之间的距离长于平行连杆上两立轴之间的距离；X轴移动杆平行于后部两立轴之间的连线；Y轴移动杆外端部设有标志笔；X轴移动杆和Y轴移动杆为螺杆，其上缠绕漆包线和设有固定触头。
为了更方便的进行测量绘制图形，以及方便施工，本发明提供一种新型的测绘工具，可直接将地面上的物体按一定比例测绘标注成地图，亦可同时测量不同被测点与测量点及不同被测量点之间的关系，如距离角度，正切值等关系。还可以将标准的图纸放大到地面上方便施工。并且在一定条件下可以为可控制机械的提供控制信号。
采用几何中的相似及位似图形，通过两个相互垂直的可移动同时可测量移动长度T型杆，T型杆的横杆(X轴移动杆)可左右移动，并且可以测量移动的距离。X轴移动杆上的平行连杆、连杆两端的立轴，每个立轴与对应的激光准直器后部立轴通过一直线部件组成一个可以改变两条斜边状态(包括角度和距离)的梯形。T型杆的竖杆(Y轴移动杆)可以前后移动，同样可以测量该杆的移动距离，Y轴靠近操作桌底部地方螺孔固定在操作桌上，通过测量两个移动杆的移动距离，再乘以两个固定立杆与固定立杆和移动立杆之间差的比值就可以得到实地的距离。
本发明的优点是：本发明结构简单，方便实用，测量精确，受环境影响较小，用途广泛。可以直接被测量物体与被点之间的垂直距离和左右之间距离，亦既坐标值，也可以测量两个被测点之间的距离，同时测量某个角度正切值，可以方便的进行在两个象限内的二维地图绘制，而且在同一水平面内，不受气压的变化影响。可以将图纸直接放大到作业面上，方便施工。该发明的另一特点可以方便进行图形数字化。
下面将结合实施例对本发明作进一步详细描述，但不限于此，与其类似的通用结构也在保护范围内。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明带三角架结构示意图；
图3为X轴移动杆和Y轴移动杆的电路图；
图4为控制接收信号的装置；
图5为该发明的几何原理图。
具体实施方式
参见图1，笛卡尔坐标系多功能实地比例尺包括操作桌面8，操作桌面8上有X轴移动杆1和与X轴移动杆1交连(通过X轴固定器10)的Y轴移动杆5，X轴移动杆1带有X轴旋钮2和数码显示管6，转动X轴旋钮2可以通过螺旋带动X轴固定器10在左右方向上移动，辅助固定杆14(兼Y轴电路滑竿)和X轴移动杆1可以由X轴固定器10通过前孔探出。X轴移动杆1上设有滑动触头19。Y轴移动杆5带有Y轴旋钮7，转动Y轴旋钮7，Y轴移动杆5可以前后移动；在Y轴移动杆5两侧设有上下平行连接的透镜组3(望远镜)、激光准直器4，通过立轴11固定连接；X轴移动杆1上平行设有连杆24，连杆24两端设有立轴25，每个立轴25与对应的激光准直器4后部立轴26通过一直线部件(如连杆)27相连；Y轴移动杆5外端部设有标志笔9；X轴移动杆1和Y轴移动杆5为螺杆，其上缠绕漆包线和设有固定触头。透镜组中间用十字线及分划。X轴旋钮2和Y轴旋钮7所带动的螺杆采用螺旋测微器的方法将每螺距上若干等分(亦可采用其他精确测量方法)，用漆包线均匀缠绕在螺杆上(图略)，然后将外部的绝缘漆剥去，设一固定触头，转动螺杆改变距离，通过电阻计测量固定触头到一端的阻值，来实现测量距离。就是每个螺距的之间的漆包线长度、粗细固定，这样每个螺距的阻值就是和该螺距单位长度的距离对应。通过测量阻值就可以达到测量距离的目的。测量阻值后通过模数转换转换成数字信号通过数码显示管(6)显示(类似于数字万用表原理)。设有透镜组3和激光准直器4是为方便在不同光线下进行测量。操作桌面7上设有指南针13和水平气泡12。比例尺一般采用方便的比值如：500∶1，1000∶1等方便的大小比例。
参见图2，操作桌面8下部带有三角支架17。三角支架17上设有转动球头和球碗15、球头锁定器16。重锤18位于左侧立轴11的正下方。
参见图3，为X轴移动杆1和Y轴移动杆5的电路图。
参见图4，控制接收信号的装置分上下两条。控制时将激光准直器4作为信号输出源。分别对准上下两条接收装置。图5中为左侧信号接收器20，终点接收器21，右侧信号接收器22，
参见图5，下面是本发明的原理证明
O点为坐标系的原点，D点为被测点，B点为测量时按比例所得到的点，通过B点做平行于AD的平行线BK，DM垂直于X轴，BN垂直于X轴。
∵BC//OA
∴△DBI∽△DOM
∴DI/DM＝DB/DO
∵DM＝MI+DI，OD＝OB+BD
∴(DM-MI)/DM＝(OD-OB)/DO
∴MI/DM＝OB/OD
∵BK//DA
∴∠BKO＝∠DAO
∠BOK＝∠DOA
∴△BOK∽△DOA
∴OB/OD＝OK/OA
∵BC//OA，BK//DA
∴BC＝KA
∴OB/OD＝(OA-BA)/OA＝MI/MD＝BN/MD
可以证明D点的Y轴坐标为B点到X轴的距离同OA、BC差的比值。同样可以证明D点X轴的坐标为B点到Y轴同OA、BC差的比值。
测量举例：
坐标测量：调整重锤18于测量点上，调整X轴旋钮2和Y轴旋钮7将左右两侧的透镜组3对准被测点，读出读数，分别将X轴移动杆1和Y轴移动杆5的移动距离乘以比例，就是该点的坐标。
距离测量：测量距离分两种情况，一种是只测量测量点到被测点的距离，另一种是两个不同被测量点之间的距离。
如果只测量某被测点到测点的距离，只要将测点的X轴对准零位置，测点的位置为坐标原点(0，0处)，左侧观测透镜组3(或左侧激光准直器4)对准被测点，旋转X轴旋钮2推进X轴移动杆1观测右测的透镜组3(或右侧激光准直器4)，当对准被测点到透镜十字划的垂直于地面线的中间就可以读数(或者左右激光准直器4的两个光点交于一点)，读数距离再乘以比例就是两点的距离。测量不同两点距离是采用测量两点坐标应用勾股定理计算，亦可将X轴移动杆1调至于两被测点平行，测量X轴移动杆1的移动距离就可以测得该两点的比例尺上的距离，乘以比例尺就得到实际距离。
角度测量：可以先测量正切值然后通过数学用表查对。正切值的测量以测量山的斜率为例，测量时将比例尺垂直地面放置，测量山脚的坐标以及山顶的坐标，然后将X轴的高度差和Y轴的距离相除就可得到斜率。该仪器在测量角度时的直接应用并不突出，但是在测量三角函数值时就有比较好的优势。
绘制地图
绘制地图：可以将图纸置于平台上，调整到被测点后用标志笔直接将该点标志下，然后记录该点的坐标。
图纸图形实地标定
将图纸上的图形放大到地面上：将图纸放置到平台上，图纸上的坐标原点与将比例尺归零时标志笔9所在的位置对齐，X轴与Y轴方向调整到与X、Y轴平行的位置，然后将标志笔9移动到图纸上的点，观测左右透镜组3相交点位置就是放大后实地位置，最后在地面上做标志。此项功能有利于建筑施工。
机械运动控制
机械运动控制信号的给出主要通过激光准直器4发出的信号，将激光准直器4放到不同高度(生产时左右测的立轴11高度不等即可)使其分别对准信号接收装置。当信号在接收装置上可以产生9种信号组合，给出四种运动方式，一种停止信号。准确将受控的运动装置送到指定的坐标点。
| 右侧激光准直器对准部位左侧激光准直器对准部位 | 左侧 | 终点 | 右侧 |
| 左侧 | 向左 | 远处 | 远处 |
| 终点 | 近端 | 停止 | 远处 |
| 右侧 | 近端 | 近端 | 右侧 |
该发明还有一些其他应用，如用两个比例尺，相互垂直放置测量等山的等高线，在的两侧同时开工打隧道是可以用此比例尺做出能在一条直线上的几个点，保证隧道在一条直线上施工。还有一些其他应用不一一列举。
Claims (4)
1.一种笛卡尔坐标系多功能实地比例尺，其特征是包括操作桌面(8)，操作桌面(8)上有X轴移动杆(1)和与X轴移动杆(1)交连的Y轴移动杆(5)，X轴移动杆(1)带有X轴旋钮(2)和数码显示管(6)，Y轴移动杆(5)带有Y轴旋钮(7)；在Y轴移动杆(5)两侧设有上下平行连接的透镜组(3)、激光准直器(4)；X轴移动杆(1)上平行设有连杆(24)，连杆(24)两端设有立轴(25)，每个立轴(25)与对应的激光准直器(4)后部立轴(26)通过一直线部件(27)相连；Y轴移动杆(5)外端部设有标志笔(9)；X轴移动杆(1)和Y轴移动杆(5)为螺杆，其上缠绕漆包线和设有固定触头。
2.按照权利要求1所述的笛卡尔坐标系多功能实地比例尺，其特征是操作桌面(8)下部带有三角支架(17)。
3.按照权利要求2所述的笛卡尔坐标系多功能实地比例尺，其特征是三角支架(17)上设有转动球头和球碗(15)。
4.按照权利要求1、2或3所述的笛卡尔坐标系多功能实地比例尺，其特征是操作桌面(7)上设有指南针(13)和水平气泡(12)。
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