CN102889857A

CN102889857A - 直读式激光高度测量仪

Info

Publication number: CN102889857A
Application number: CN 201110199152
Authority: CN
Inventors: 魏蓝天; 潘恒; 华柏寿
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-18
Filing date: 2011-07-18
Publication date: 2013-01-23

Abstract

直读式激光高度测量仪。属高度测量仪器。包括底座及其下面的1个固定脚、2个可调脚，底座面板中央的气泡水平仪，其特征是设有垂直固定在底座上的立柱，立柱上端的转轴，活动地套接在转轴上的刻度盘，依据刻度盘中心与被测目标物底部水平间距而标定的读数刻度，活动地套接在刻度盘后面、与其同一转轴上的手柄，紧靠刻度盘边缘、且固定于手柄上的激光发射器，沿刻度盘径向发射的、紧贴刻度盘盘面的红色激光束。读数刻度依据算式H＝Ltanα+H₀计算标定，H是被测目标点的高度值；L是刻度盘中心与目标物底部间的水平间距；α是激光束与水平线间的夹角；H₀是刻度盘中心与目标物底部间的垂直高度。经试用显示了：简易实用、直观方便；测量结果正确性较高。

Description

直读式激光高度测量仪

技术领域

本发明属于高度测量仪器，特别是一种直读式激光高度测量仪。

背景技术

现有的高度测量仪器，如文献1中国专利申请号201110197568.6公开的高度测量仪，包括：承载架、可调式支脚、角度测量装置、显示装置、激光发射器，其特征在于，还包括：微处理器，其中，承载架的下端面设置有若干用于调节水平的可调适支架，承载架的上端设置有激光发射器，激光发射器与承载架之间通过铰接方式相连，激光发射器可绕铰接轴180度旋转，激光发射器与水平面的角度由角度测量装置获得，角度测量装置获得角度值输入微处理器，微处理器同时接收用于得到高度大小的参数，在接收所需的参数后，微处理器自动运行，处理得到建筑物的高度大小，并在显示装置上显示出来。工作原理是：将本发明装置水平调节，距离地面的高度为h，在位置一处，位置一与建筑物之间的水平距离为L，此时调节激光发射器角度，使得激光发射器发出的激光射在建筑物的顶端，角度测量装置记录下此时激光发射器与水平面之间的角度为α；然后，将本发明装置移到位置二处，位置一和位置二之间的距离为S，激光发射器发出的激光射在建筑物的顶端，角度测量装置记录下此时激光发射器与水平面之间的角度为β，两次角度α和β，两个距离h和L，一个高度h均输入微处理器，微处理器中存储有建立的数学模型：由方程组：Sin α/H＝Cosα/L(公式一)，Sinβ/H＝Cos β/(L-S)(公式二)。由上述两个方程可得到建筑物高度H，H＝Sinβ/(tanβcotα-1)+h(公式三)，微处理器则根据公式三，运算获得建筑物的高度。

文献1公开的这种高度测量仪，一方面由于其需要在两个位置进行两次角度α和β、三个距离h和L及S的测量，先后5次测量产生的测量误差必然使测量结果产生的系统误差和随机误差均因测量次数的增加而加大，影响了测量结果的正确性：另一方面其结构复杂，不仅使用和维护难度大，而且制造难度高、造价不菲，难以普及使用。

由此可见，设计一种简易实用，直观方便的直读式激光高度测量仪是必要的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，设计一种简易实用，直观方便的直读式激光高度测量仪。

本发明的技术方案是：一种直读式激光高度测量仪，包括底座，位于底座下面的1个固定脚、2个带有调节螺母的可调脚，固定于底座面板中央的气泡水平仪，其特征是设计有垂直于底座面板、固定在底座上的立柱，平行于底座面板、配置在立柱上端的转轴，盘中心活动地套接在转轴上的圆形刻度盘，依据刻度盘中心与被测目标物底部水平间距而标定的高度读数刻度，活动地套接在刻度盘后面、与其同一转轴上的手柄，紧靠刻度盘边缘、且固定于手柄上的激光发射器，沿刻度盘径向发射的、紧贴刻度盘盘面的红色激光束。

本发明的目的还可以采取如下的进一步技术措施来实现：

所述依据刻度盘中心与被测物体底部水平间距而标定的高度读数刻度中的标定，是指依据算式H＝L tanα+H₀计算标定，式中，H是指经过刻度盘盘面中心的红色激光束的光点，对准被测目标点时测得的高度值；L是指刻度盘中心与被测目标物底部之间的水平间距；α是指红色激光束的光点对准被测目标点时，激光束与水平线之间的夹角；H₀是指红色激光束的光点对准被测目标点时，刻度盘中心与被测目标物底部之间的垂直高度，也就等于刻度盘盘面中心到底座下面地面的垂直距离。所述高度读数刻度中优选L为100厘米、300厘米、500厘米、700厘米时计算标定的读数刻度。上述设计的技术效果是：当选定刻度盘中心与被测目标物底部之间的水平间距为优选的距离时，转动手柄及其上的激光发射器，使红色激光束通过刻度盘中心，并同时将此激光束的光点对准被测目标点，此时红色激光束在刻度盘盘面上投影中的高度读数刻度，即为被测目标点的实际高度值。显然，根据使用需要，也可以选定L为其他合适的数值后，进行同样的标定。

所述高度读数刻度中的起始读数刻度为水平线，最终读数刻度为垂直线。该项设计的技术效果是：一方面给测量红色激光束的光点对准被测目标点时，激光束与水平线之间的夹角提供基准水平线；另一方面，可以方便地将上述依据刻度盘中心与被测目标物底部4种不同间距的4组不同角度的高度读数刻度，分别标定在刻度盘盘面的4个不同象限中，当测量前选定L值后，转动刻度盘盘面，将对应此L值的一组高度读数刻度转到右上角的象限中，然后再进行测量。

所述底座面板紧靠水平仪处设计有与刻度盘中心处于同一垂直平面内的水平间距测量起始点，和经过此点与刻度盘盘面平行的水平间距测量线。该项设计的技术效果是：简化了前述刻度盘中心与被测目标物底部之间的水平间距的测量。即用卷尺从测量起始点起始，沿水平间距测量线方向，向被测目标物底部延伸测量得到的数值，就等于刻度盘中心与被测目标物底部之间的水平间距。

所述转轴端点凸出于刻度盘盘面的高度小于红色激光束的光柱直径。该项设计的技术效果是：防止测量用红色激光束光柱被凸出于刻度盘盘面的转轴端部遮挡，影响测量过程的正常进行。

所述激光发射器配置有带开关的电源。

本发明实施得到的直读式激光高度测量仪的使用方法如下：

1、测量仪位置初选：首先使用卷尺测定刻度盘的中心与被测目标物的水平间距，使之为刻度盘盘面上高度读数刻度中标定时优选的间距，如L为300厘米。此时整个直读式激光高度测量仪的位置，即为测量仪初选位置；2、底座面板水平调节：调节底座下面的2个带有调节螺母的可调脚，使底座面板中央的气泡水平仪上的水准气泡处于水准刻度线之间时，标志着底座面板已经调试成与水平面一致，也就是意味着垂直于底座面板的立柱上端的刻度盘的中心，处于与底座面板相垂直的竖直平面内，底座面板上的水平间距测量起始点也正是在此同一竖直平面内，水平间距测量线也就必然与刻度盘盘面平行；3、测量仪位置精确选定：再次使用卷尺从底座面板上的测量起始点作为测量起点，沿水平间距测量线方向，向被测目标物底部延伸测量，配合微调测量仪位置，使得到的数值精确达到刻度盘盘面上高度读数刻度中标定时优选的间距，如L为300厘米，再次微调气泡水平仪，使水准气泡精确处于水准刻度线之间。此时整个直读式激光高度测量仪的位置，即为测量仪精确选定位置；4、进行测量并直接读出测得高度值：打开激光发射器电源开关，于是激光发射器射出红色激光束；从与底座面板平行的位置，亦即红色激光束沿刻度盘盘面上的水平线刻度的位置发射光束，转动手柄及其上的激光发射器，使红色激光束通过刻度盘中心，并同时将此激光束的光点对准被测目标点，此时红色激光束在刻度盘盘面上投影中的，从对应于L为300厘米的一组高度读数刻度中，就直接读出测得高度值。如，激光束对准被测量物体的顶部，激光束由水平线位置转过的夹角α＝30°，由于该组高度读数刻度中是根据算式H＝(300tan30°+20)厘米＝193.2厘米＝1.932米标定的，式中，20厘米为刻度盘盘面中心到底座下面地面的垂直距离。因此，此时红色激光束在刻度盘盘面上投影中正是在圆盘上30°位置刻有的1.932米，即直接读得被测目标点的高度为1.932米。

本发明的技术方案经实施得到的直读式激光高度测量仪，经试用，与现有技术相比显示了如下有益效果：

1、简易实用、直观方便。与文献1所述的高度测量仪相比，结构简单，从而有利于制造成本的减少，价格的降低，使用的普及；作为数学、物理教学仪器使用时，在科学原理上也更加直观明白；而且也可以使用于建筑物、树木等目标物的高度测量。

2、测量结果正确性较高。与文献1所述的高度测量仪需要在两个位置，进行两次角度：α和β，三个距离：h、L及S的共计五次测量相比，本发明只需在一个位置进行一次距离L的测量，就可以利用红色激光束在刻度盘盘面上的投影，直接读出被测目标点的高度值，测量结果的系统误差和随机误差大为减小，测量结果的正确性必然较高。

附图说明

图1为符合本发明主题结构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图将本发明的实施细节说明如下：

如图1所示，一种直读式激光高度测量仪，包括底座1，位于底座下面的1个固定脚11、2个带有调节螺母的可调脚12、13，固定于底座面板中央的气泡水平仪2，其特征是设计有垂直于底座面板、固定在底座上的立柱3，平行于底座面板、配置在立柱上端的转轴4，盘中心活动地套接在转轴上的圆形刻度盘5，依据刻度盘中心与被测目标物底部水平间距而标定的高度读数刻度51，活动地套接在刻度盘后面、与其同一转轴上的手柄6，紧靠刻度盘边缘、且固定于手柄上的激光发射器7，沿刻度盘径向发射的、紧贴刻度盘盘面的红色激光束71。

如图1所示，所述高度读数刻度中优选L为100厘米、300厘米、500厘米、700厘米时计算标定的读数刻度。所述高度读数刻度中的起始读数刻度为水平线510，最终读数刻度为垂直线519。具体实施时，可以将上述依据刻度盘中心与被测目标物底部4种不同间距的4组不同角度的高度读数刻度，分别标定在刻度盘盘面的4个不同象限中，当选定L值后，转动刻度盘盘面，将对应此L值的一组高度读数刻度转到右上角的象限中，然后再进行测量。

如图1所示，所述底座面板紧靠水平仪处设计有与刻度盘中心处于同一垂直平面内的水平间距测量起始点14和经过此点与刻度盘盘面平行的水平间距测量线15。

所述激光发射器配置有带开关的电源。，此项配置为常规技术措施，故图中未画出。

本发明作为数学、物理教学仪器使用，也可以使用于建筑物、树木等目标物的高度测量。

Claims

1.一种直读式激光高度测量仪，包括底座(1)，位于底座下面的1个固定脚(11)、2个带有调节螺母的可调脚(12、13)，固定于底座面板中央的气泡水平仪(2)，其特征是设计有垂直于底座面板、固定在底座上的立柱(3)，平行于底座面板、配置在立柱上端的转轴(4)，盘中心活动地套接在转轴上的圆形刻度盘(5)，依据刻度盘中心与被测目标物底部水平间距而标定的高度读数刻度(51)，活动地套接在刻度盘后面、与其同一转轴上的手柄(6)，紧靠刻度盘边缘、且固定于手柄上的激光发射器(7)，沿刻度盘径向发射的、紧贴刻度盘盘面的红色激光束(71)。

2.根据权利要求1所述的直读式激光高度测量仪，其特征是所述依据刻度盘中心与被测物体底部水平间距而标定的高度读数刻度中的标定，是指依据算式H＝L tan α+H₀计算标定，式中，H是指经过刻度盘盘面中心的红色激光束的光点，对准被测目标点时测得的高度值；L是指刻度盘中心与被测目标物底部之间的水平间距；α是指红色激光束的光点对准被测目标点时，激光束与水平线之间的夹角；H₀是指红色激光束的光点对准被测目标点时，刻度盘中心与被测目标物底部之间的垂直高度，也就等于刻度盘盘面中心到底座下面地面的垂直距离。

3.根据权利要求2所述的直读式激光高度测量仪，其特征是所述高度读数刻度中优选L为100厘米、300厘米、500厘米、700厘米时计算标定的读数刻度。

4.根据权利要求2所述的直读式激光高度测量仪，其特征是所述高度读数刻度中的起始读数刻度为水平线(510)，最终读数刻度为垂直线(519)。

5.根据权利要求1或2所述的直读式激光高度测量仪，其特征是所述底座面板紧靠水平仪处设计有与刻度盘中心处于同一垂直平面内的水平间距测量起始点(14)，和经过此点与刻度盘盘面平行的水平间距测量线(15)。

6.根据权利要求1所述的直读式激光高度测量仪，其特征是所述转轴端点凸出于刻度盘盘面的高度小于红色激光束的光柱直径。

7.根据权利要求1所述的直读式激光高度测量仪，其特征是所述激光发射器配置有带开关的电源。