CN101865684A - 一种测量干滩坡度和长度的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测量干滩坡度和长度的装置和方法，包括固定在干滩顶部边两头的两根直杆，其中第一根直杆顶端设置有一字线激光器，使其发出的线性激光照射在第一根直杆和干滩斜坡上，形成激光亮线，其中，在干滩斜坡上形成的亮线与干滩顶部的边垂直；第二根直杆顶端设置有CCD光电器件，使其靶面接收到一字线激光器照射在第一根直杆和干滩斜坡上的激光亮线的漫反射光，显示反应直杆上的亮线和干滩斜坡上的亮线的线性激光折线。通过提取CCD光电器件靶面上的光折线信息得到折线的夹角，用激光三角法求得折线的夹角与干滩坡度之间的关系，进而求得干滩的坡度；通过折线在CCD光电器件靶面上的位置变化，水位的高程值以及测出的干滩坡度可求出干滩的长度。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量装置及测量方法，特别涉及一种测量干滩坡度和长度的装置和方法。
背景技术
由于目前国内所涉及到干滩坡度和长度测量方面的装置和方法，在更换设备后基准会发生变化，而且现有的有些测量方法测量精度不高且操作不太方便，不能准确的测出干滩的坡度和长度，也不能进行准确的实时采集。
发明内容
本发明为了解决现有干滩坡度和长度的测量方法所存在的测量精度低的问题，提高测量设备在使用中的可靠性和安全性，提供了一种基于激光三角法测量原理的高精度，可实时测量干滩坡度和长度的装置和方法。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：一种测量干滩坡度和长度的装置，包括固定在干滩顶部边两头的两根直杆，其特征在于，其中第一根直杆顶端设置有一字线激光器，使其发出的线性激光照射在第一根直杆和干滩斜坡上，形成激光亮线，其中，在干滩斜坡上形成的亮线与干滩顶部的边垂直；第二根直杆顶端设置有CCD光电器件，使其靶面接收到一字线激光器照射在第一根直杆和干滩斜坡上的激光亮线的漫反射光，显示反应直杆上的亮线和干滩斜坡上的亮线的线性激光折线。
一种采用前述装置测量干滩的坡度和长度的方法，其特征在于，包括下述步骤：a、干滩坡度和长度的静态测量使第一根直杆顶端设置的一字线激光器发出的线性激光照射在第一根直杆和干滩斜坡上，形成激光亮线，其中，在干滩斜坡上形成的亮线与干滩顶部的边垂直，在第一根直杆和干滩斜坡上形成的激光亮线经漫反射，被第二根直杆顶部的CCD光电器件全部接收，在CCD光电器件靶面上显示出一定宽度的亮折线，调整CCD光电器件的角度使得亮折线上段与其靶面的左边缘平行，则亮折线下段与其靶面的下边缘形成静态夹角β，亮折线拐角处离靶面的下边缘的静态距离为h；由激光三角法的原理求得原始夹角β与干滩坡度θ之间的关系，θ的正切值就是干滩的坡比；然后根据干滩顶部的高程和水位面高程以及干滩的坡度θ，用三角函数求出干滩的长度；b、干滩坡度和长度的动态测量当干滩的坡度和干滩顶部高程发生变化，则CCD光电器件靶面显示亮折线下段的位置和静态夹角β均会发生变化，变化后的亮折线下段与CCD光电器件靶面的下边缘间的夹角变为动态夹角β’，亮折线拐角处离CCD光电器件靶面下边缘的距离变为动态距离h’，同样由激光三角法的原理求得干滩动态坡度θ’；根据h’-h就可以求出干滩顶部高程的变化值，然后根据这个变化值和静态测量得到的干滩顶部高程值，以及水位面的高程值和干滩动态坡度θ’的正切值，求出干滩的动态长度。
上述装置和方法中，所述一字线激光器、CCD光电器件分别通过可沿平面和垂直两个方向调节角度的支架固定在各自的直杆顶端。所述CCD光电器件设置在一个包括控制模块和通讯模块的电路板上，CCD光电器件通过所述控制和通讯模块与一个远程监测中心采用无线或有线方式进行同步光接收及传递，实现实时监测。
本发明通过提取出CCD光电器件靶面上的激光亮线信息可以得出折线的夹角，用激光三角法可以求出折线的夹角与干滩的坡度之间的关系，从而可以求出干滩的坡度，然后可以根据干滩顶部的高程和水位高程以及干滩的坡度求出干滩的长度。另外，由于本发明测量装置的光接收和传递发射的工作是连续的，不但可以进行测量干滩坡度和长度的定时采集，而且可以进行干滩坡度和长度的变化的高精度实时采集监测，更方便快捷的了解干滩坡度和长度的变化，使测量更加准确和安全。本发明可应用于各种尾矿坝的干滩坡度和长度的监测，结构简单、性价比高，并且采用非接触式测量，测量精确度高，可实时监测。
附图说明
以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
图1是本发明干滩坡度和长度的测量装置结构示意图。
图2是图1装置的投影成像测量原理图。
图1、图2中的附图标记：1、直杆；2、支架；3、CCD光电器件；4、干滩顶部边；5、直杆；6、一字线激光器；7、支架；8、干滩斜坡；9、亮线；10、水位面；11、干滩截面；12、CCD靶面上的亮折线；13、CCD靶面。
具体实施方式
如图1、图2所示：本发明的干滩坡度和长度的测量装置包括在干滩11的顶部边4两头分别埋置两根直杆1、5，直杆1的顶端连接有支架2，支架2用于固定CCD光电器件3；直杆5的顶端连接有支架7，支架7用于固定一字线激光器6，支架2、5的角度可沿平面360度，沿垂直方向180度调节，使得CCD光电器件、一字线激光器处于合适的位置和角度。
固定激光器的直杆5要和固定CCD光电器件的直杆1保持一定的距离(20m左右)，且两个杆端之间的连线与干滩的顶部边4平行。一字线激光器6发出的线性激光照射在直杆5和干滩斜坡8上，形成激光亮线，其中，在干滩斜坡8上形成的亮线9与干滩顶部的边4垂直。
一字线激光器6的功率要足够大，如4000mW，使得发出的光线照射到干滩斜面8上，经漫反射后能被CCD光电器件3接收到，且在CCD靶面13上显示的激光光线的亮度要强于外界杂散光的亮度。CCD光电器件的灵敏度要足够高，如0.1Lux，视场角要足够大，如CCD芯片为1/2inch，镜头焦距为16mm，使得照在固定激光器直杆5和干滩斜面8上的光线全部被CCD光电器件所接收，显示反应直杆5上的亮线和干滩斜坡上的亮线9的线性激光折线12。本发明CCD光电器件3可采用面阵CCD光电传感器，用DSP实现CCD的程控驱动、信号处理和识别、细分、计算及通信等功能。CCD光电器件3会通过提取出其靶面13上的光接收信息，得出亮折线12的夹角，用激光三角法可以求出折线的夹角与干滩的坡度之间的关系，从而可以求出干滩的坡度。CCD光电器件3可设置在一个电路板上，电路板可包括控制模块和通讯模块，CCD光电器件3可通过控制模块和通讯模块与一个远程监测中心采用无线或有线方式进行同步光接收及传递，实现实时监测。
测量方法调节支架7，使得一字线激光器6发出来的线性激光全部照在固定激光器的直杆5上和干滩斜面8上，形成激光亮线，其中干滩斜面8上的一条亮线9与干滩的顶部的边4垂直。激光亮线在固定激光器的直杆5上和干滩斜面8上会形成漫反射，然后被CCD光电器件3所接收，CCD光电器件3的靶面13会显示一条一定宽度的亮折线12；调节支架2，使得CCD光电器件3位于合适的角度，可以接收到全部的激光亮线，并且使折线12的上段与CCD光电器件的靶面13的左边缘平行，下段会与CCD光电器件的靶面13的下边缘有一个夹角β。由激光三角法的原理可以求得此夹角β与干滩的坡度θ之间的关系，θ的正切值就是干滩的坡比。根据干滩顶部的高程和水位面10高程以及干滩的坡度θ，用三角函数求出干滩的长度L。
如果干滩的坡度和干滩顶部高程不变，则CCD光电器件靶面13上显示的亮折线12的位置和角度均不变。如果干滩的坡度和干滩顶部高程发生变化，则CCD光电器件靶面13显示的折线12的位置和角度均会发生变化，变化后的折线12拐角处离CCD光电器件的靶面13的下边缘的距离为h’，折线12的下段与CCD光电器件的靶面13的下边缘之间的夹角为β’，同样由激光三角法的原理可求得干滩变化了的坡度θ’；根据h’-h就可以求出干滩顶部高程的变化值，然后根据这个变化值和初始标定的干滩顶部高程值，以及水位面10的高程值和干滩变化了的坡度θ’的正切值，就可以求出干滩变化后的长度L’。
以下为一具体测量实例：两根直杆1、5长度均为20米，杆之间的距离也为20米，且两根直杆顶端之间的连线和干滩的顶部的边4平行，测量到的干滩坡度θ的范围为12°-16°，干滩长度L的范围为70-80米。
Claims (6)
1.一种测量干滩坡度和长度的装置，包括固定在干滩顶部边两头的两根直杆，其特征在于，其中第一根直杆顶端设置有一字线激光器，使其发出的线性激光照射在第一根直杆和干滩斜坡上，形成激光亮线，其中，在干滩斜坡上形成的亮线与干滩顶部的边垂直；第二根直杆顶端设置有CCD光电器件，使其靶面接收到一字线激光器照射在第一根直杆和干滩斜坡上的激光亮线的漫反射光，显示反应直杆上的亮线和干滩斜坡上的亮线的线性激光折线。
2.如权利要求1所述的测量干滩坡度和长度的装置，其特征在于，所述一字线激光器、CCD光电器件分别通过可沿平面和垂直两个方向调节角度的支架固定在各自的直杆顶端。
3.如权利要求1所述的测量干滩坡度和长度的装置，其特征在于，所述CCD光电器件设置在一个包括控制模块和通讯模块的电路板上，CCD光电器件通过所述控制和通讯模块与一个远程监测中心采用无线或有线方式进行同步光接收及传递，实现实时监测。
4.一种测量干滩的坡度和长度的方法，采用权利要求1所述的装置来实现，其特征在于，包括下述步骤：
a、干滩坡度和长度的静态测量
使第一根直杆顶端设置的一字线激光器发出的线性激光照射在第一根直杆和干滩斜坡上，形成激光亮线，其中，在干滩斜坡上形成的亮线与干滩顶部的边垂直，在第一根直杆和干滩斜坡上形成的激光亮线经漫反射，被第二根直杆顶部的CCD光电器件全部接收，在CCD光电器件靶面上显示出一定宽度的亮折线，调整CCD光电器件的角度使得亮折线上段与其靶面的左边缘平行，则亮折线下段与其靶面的下边缘形成静态夹角β，亮折线拐角处离靶面的下边缘的静态距离为h；由激光三角法的原理求得原始夹角β与干滩坡度θ之间的关系，θ的正切值就是干滩的坡比；然后根据干滩顶部的高程和水位面高程以及干滩的坡度θ，用三角函数求出干滩的长度；
b、干滩坡度和长度的动态测量
当干滩的坡度和干滩顶部高程发生变化，则CCD光电器件靶面显示亮折线下段的位置和静态夹角β均会发生变化，变化后的亮折线下段与CCD光电器件靶面的下边缘间的夹角变为动态夹角β’，亮折线拐角处离CCD光电器件靶面下边缘的距离变为动态距离h’，同样由激光三角法的原理求得干滩动态坡度θ’；根据h’-h就可以求出干滩顶部高程的变化值，然后根据这个变化值和静态测量得到的干滩顶部高程值，以及水位面的高程值和干滩动态坡度θ’的正切值，求出干滩的动态长度。
5.如权利要求4所述的测量干滩的坡度和长度的方法，其特征在于，所述一字线激光器、CCD光电器件分别通过可沿平面和垂直两个方向调节角度的支架固定在各自的直杆顶端。
6.如权利要求4所述的测量干滩的坡度和长度的方法，其特征在于，所述CCD光电器件设置在一个包括控制模块和通讯模块的电路板上，CCD光电器件通过所述控制和通讯模块与一个远程监测中心采用无线或有线方式进行同步光接收及传递，实现实时监测。
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