CN103322975A - 一种空间中任意两点间距离的测量装置及其使用方法 - Google Patents

一种空间中任意两点间距离的测量装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种空间中任意两点间距离的测量装置及其使用方法，该装置包括固定设置在地面上的底座，竖直安装在所述底座上的支撑杆，竖直设置、且配合安装在所述支撑杆顶端的平板，固定安装在所述平板上的激光测距仪，以及配合安装在所述支撑杆和平板上、且能使平板在空间中任意旋转以构造平板上的固定点和两个被测点所在平面的自由旋转组件。本发明所述空间中任意两点间距离的测量装置及其使用方法，可以克服现有技术中难以直接测量、测量结果误差大和影响施工进展等缺陷，以实现便于直接测量、测量结果误差小和不影响施工进展的优点。

Description

一种空间中任意两点间距离的测量装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及测量装置技术领域，具体地，涉及一种空间中任意两点间距离的测量装置及其使用方法。
背景技术
一般地，在一些施工场合，往往需要测量两点之间的距离。对于两点之间没有遮挡物的两点，可以通过激光测距仪直接测量。
但是，现实中有很多情况下，人们无法接触到被测量点，比如测量湖中两点的距离、一座大型建筑两侧的两点的距离等。对于这些情况，由于无法直接测量和中间有遮挡物，使得测量比较困难，而且测量结果误差比较大，对施工的进展和整体实施的影响较大。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在难以直接测量、测量结果误差大和影响施工进展等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种空间中任意两点间距离的测量装置，以实现便于直接测量、测量结果误差小和不影响施工进展的优点。
本发明的第二目的在于，提出一种空间中任意两点间距离的测量装置的使用方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种空间中任意两点间距离的测量装置，包括固定设置在地面上的底座，竖直安装在所述底座上的支撑杆，竖直设置、且配合安装在所述支撑杆顶端的平板，固定安装在所述平板上的激光测距仪，以及配合安装在所述支撑杆和平板上、且能使平板在空间中任意旋转以构造平板上的固定点和两个被测点所在平面的自由旋转组件。
进一步地，所述自由旋转组件，包括配合安装在所述平板上、且位于以所述激光测距仪为端点的射线上的第一旋转轴，配合安装在所述支撑杆上、且分别用于以所述激光测距仪为端点的射线沿垂直方向和水平方向任意偏转的第二旋转轴和第三旋转轴。
进一步地，在所述平板上，固定设置有反光层。
进一步地，所述反光层包括白纸或白板。
同时，本发明采用的另一技术方案是：一种根据以上所述的空间中任意两点间距离的测量装置的使用方法，包括：
⑴将所述空间中任意两点间距离的测量装置的底座固定于地面，将白纸或白板固定设置在平板上，用铅笔沿着第一旋转轴画出射线                                               
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE004
为固定点；
⑵将激光测距仪的激光发射头固定在
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE004A
点，通过旋转自由旋转组件，分别测量得到固定点
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE004AA
与被测物
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE008
之间的距离
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE010
、以及固定点
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE004AAA
与被测物
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE012
之间的距离
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE014
； 
⑶用铅笔对光线经过的路径做出标记，在平板上画出光线CB，测量得到
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE016
的值θ；
⑷根据A、B两点之间的距离，求出被测物
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE008A
和
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE012A
之间的距离：
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE019
                     ⑵。
进一步地，在步骤⑵中，所述通过旋转自由旋转组件，分别测量得到固定点
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE004AAAA
与被测物
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE008AA
之间的距离
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE010A
、以及固定点
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE004AAAAA
与被测物
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE012AA
之间的距离
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE014A
的操作，具体包括：
旋转第二旋转轴和第三旋转轴，使沿着射线
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE002A
射出的激光照射到被测物
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE008AAA
上，固定第二旋转轴和第三旋转轴；测量得到固定点
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE004AAAAAA
与被测物之间的距离
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE010AA
；
旋转第一旋转轴，同时调整激光测距仪的方向，保证在调整的时候激光发射头保持在
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE004AAAAAAA
点，使从
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE004AAAAAAAA
点发出的光线沿着与平板平行的方向照射到被测物
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE012AAA
上；固定第一旋转轴1，测量得到固定点与被测物
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE012AAAA
之间的距离
Figure 2013102659381100002DEST_PATH_IMAGE014AA
。
本发明各实施例的空间中任意两点间距离的测量装置及其使用方法，由于该装置包括固定设置在地面上的底座，竖直安装在底座上的支撑杆，竖直设置、且配合安装在支撑杆顶端的平板，固定安装在平板上的激光测距仪，以及配合安装在支撑杆和平板上、且能使平板在空间中任意旋转以构造平板上的固定点和两个被测点所在平面的自由旋转组件；可以对空间中无法接触到的两点和中间有遮挡物的两点之间距离进行准确测量；从而可以克服现有技术中难以直接测量、测量结果误差大和影响施工进展的缺陷，以实现便于直接测量、测量结果误差小和不影响施工进展的优点。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明空间中任意两点间距离的测量装置的工作原理示意图；
图2为本发明中平板的安装结构示意图；
图3为本发明空间中任意两点间距离的测量装置的安装结构示意图；
图4为本发明空间中任意两点间距离的测量装置在测量状态的结构示意图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
1-平板；2-第一旋转轴；3-第二旋转轴；4-第三旋转轴；5-支撑杆。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
在现有技术中，由于往往两被测物之间有物体阻挡以至于不能直接进行测量，使测量大大地不便而且测量结果有较大误差。根据本发明实施例，如图1-图4所示，提供了一种空间中任意两点间距离的测量装置及其使用方法，适用于对空间中无法触及到和中间有遮挡物的两点之间的距离测量，不但可以对空间中无法接触到的两点和中间有遮挡物的两点之间距离进行准确测量，而且测量方法简单，计算简便快捷。
装置实施例
参见图3，本实施例的空间中任意两点间距离的测量装置，包括固定设置在地面上的底座，竖直安装在底座上的支撑杆5，竖直设置、且配合安装在支撑杆5顶端的平板1，固定安装在平板1上的激光测距仪，以及配合安装在支撑杆5和平板1上、且能使平板1在空间中任意旋转以构造平板1上的固定点和两个被测点所在平面的自由旋转组件。在平板1上，固定设置有反光层；反光层包括白纸或白板。
其中，上述自由旋转组件，包括配合安装在平板1上、且位于以激光测距仪为端点的射线上的第一旋转轴2，配合安装在支撑杆5上、且分别用于以激光测距仪为端点的射线沿垂直方向和水平方向任意偏转的第二旋转轴3和第三旋转轴4。
方法实施例
参见图1-图4，本实施例的空间中任意两点间距离的测量方法，提出了一种简单而准确的对空间中任意两点间距离的测量方法，具体包括以下步骤：
㈠模型推导与数学证明：
在测量两点之间的距离时，常常会因为一些现实的环境因素而无法直接测量，因此，需要找另外的测量点来测量计算来求出两个被测点之间的距离。
在测量水平面上的A、B两点之间距离时，找水平面上AB直线以外的一点C，形成三角形
Figure DEST_PATH_IMAGE021
。如图1，对于平面中的三角形
Figure DEST_PATH_IMAGE022
，假设
Figure DEST_PATH_IMAGE024
的长度为b，的长度为a，
Figure DEST_PATH_IMAGE028
。由三角形的边角关系：
Figure DEST_PATH_IMAGE030
                         ⑴；
可以得到A、B两点之间的距离：
Figure DEST_PATH_IMAGE019A
                     ⑵。
理论上，通过上述方法可以方便准确地测出A、B两点之间的距离，但是对于空间中的任意两点来说，大多时候，由于它们的高度不同，与测试者之间的距离也不同，而且空间中A、B、C三点所形成平面并不容易准确地找到，而且对A、B、C三点所形成的夹角
Figure DEST_PATH_IMAGE032
的测量也有很大的难度。
因此，如何设计一个简单又能保证测量精度的测量装置便成了一个难题。
本实施例的空间中任意两点间距离的测量方法，通过三个可以自由旋转的旋转轴，使一个平板在空间中任意旋转，从而构造一个平面
Figure DEST_PATH_IMAGE034
，以简单准确地对空间中无法直接测量的两点距离完成测量。
㈡下面结合图2，对本实施例的空间中任意两点间距离的测量方法的基本原理进行具体说明：
1）在平板1上的第一旋转轴1上作一条射线
Figure DEST_PATH_IMAGE036
，
Figure DEST_PATH_IMAGE004AAAAAAAAAA
为固定点。由于根据空间中一条直线和该条直线外的一定点可以确定唯一一个平面，因此可以根据此原理，用一个平板1将被测物
Figure DEST_PATH_IMAGE037
和
Figure DEST_PATH_IMAGE038
收集到同一个平面内。在固定点
Figure DEST_PATH_IMAGE004AAAAAAAAAAA
处安装一个激光测距仪，使激光沿着射线
Figure DEST_PATH_IMAGE002AA
照到被测物
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAAA
上；再以第一旋转轴2旋转平板1，同时改变激光测距仪的方向，使得激光刚好沿着平行于平板的方向照射到被测物上，这样，即将被测物
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAAAA
与
Figure DEST_PATH_IMAGE012AAAAAA
转化到一个实际的平面中。
2）参见图3，第二旋转轴3是可以使支撑杆
Figure DEST_PATH_IMAGE041
（如支撑杆5）在竖直方向上进行折叠的构件，第三旋转轴4是可使支撑杆
Figure DEST_PATH_IMAGE041A
在水平方向上旋转的构件。在现实的测量中，被测物
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAAAAA
与往往所处的高度不同，所以，需要使射线
Figure DEST_PATH_IMAGE002AAA
可以指向空间中的任意一点。第二旋转轴3可使射线在垂直方向上任意偏转，第三旋转轴4可以使射线
Figure DEST_PATH_IMAGE002AAAAA
在水平方向上做任意偏转。通过第二旋转轴3和第三旋转轴4的配合使用，可以将射线
Figure DEST_PATH_IMAGE002AAAAAA
指向空间中的任一点。
下面结合图2-图4，对本发明实施例空间中任意两点间距离的测量装置及其使用方法的具体测量步骤进行具体说明：
1）将上述实施例空间中任意两点间距离的测量装置的底座固定于地面，将白纸用图钉固定在平板上，用铅笔沿着第一旋转轴2画出射线
Figure DEST_PATH_IMAGE002AAAAAAA
；
2）将激光测距仪的激光发射头固定在点，旋转第二旋转轴3和第三旋转轴4，使沿着射线射出的激光照射到被测物上，固定第二旋转轴3和第三旋转轴4。测量出固定点
Figure DEST_PATH_IMAGE004AAAAAAAAAAAAA
与被测物
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAAAAAAA
之间的距离
Figure DEST_PATH_IMAGE010AAA
；
3）旋转第一旋转轴1，同时调整激光测距仪的方向（保证在调整的时候激光发射头保持在
Figure DEST_PATH_IMAGE004AAAAAAAAAAAAAA
点），使从
Figure DEST_PATH_IMAGE004AAAAAAAAAAAAAAA
点发出的光线沿着与平板平行的方向照射到被测物
Figure DEST_PATH_IMAGE012AAAAAAAA
上；固定第一旋转轴1，测量固定点
Figure DEST_PATH_IMAGE004AAAAAAAAAAAAAAAA
与被测物
Figure DEST_PATH_IMAGE012AAAAAAAAA
之间的距离
Figure DEST_PATH_IMAGE014AAA
；
4）用铅笔对光线经过的路径做出标记；
5）在平板上画出光线CB，用量角器测出；
6）根据公式⑵即可求出被测物
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAAAAAAAA
和
Figure DEST_PATH_IMAGE012AAAAAAAAAA
之间的距离。
综上所述，本发明上述各实施例的空间中任意两点间距离的测量装置及其使用方法，适用于道路勘测，大型建筑建设等工程中对空间中两点之间距离的测量；可以将空间中将被测物转化到同一个实际存在的平面中进行测量，避免直接测量的局限性，通过三角形的边角关系来得到两被测物之间的距离；并且，该空间中任意两点间距离的测量装置及其使用方法的监测简单，计算简便，克服了传统测量方法的局限性，能够方便快捷地完成测量任务。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种空间中任意两点间距离的测量装置，其特征在于，包括固定设置在地面上的底座，竖直安装在所述底座上的支撑杆，竖直设置、且配合安装在所述支撑杆顶端的平板，固定安装在所述平板上的激光测距仪，以及配合安装在所述支撑杆和平板上、且能使平板在空间中任意旋转以构造平板上的固定点和两个被测点所在平面的自由旋转组件。
2.根据权利要求1所述的空间中任意两点间距离的测量装置，其特征在于，所述自由旋转组件，包括配合安装在所述平板上、且位于以所述激光测距仪为端点的射线上的第一旋转轴，配合安装在所述支撑杆上、且分别用于以所述激光测距仪为端点的射线沿垂直方向和水平方向任意偏转的第二旋转轴和第三旋转轴。
3.根据权利要求1或2所述的空间中任意两点间距离的测量装置，其特征在于，在所述平板上，固定设置有反光层。
4.根据权利要求3所述的空间中任意两点间距离的测量装置，其特征在于，所述反光层包括白纸或白板。
5.一种根据权利要求1-4中任一项所述的空间中任意两点间距离的测量装置的使用方法，其特征在于，包括：
⑴将所述空间中任意两点间距离的测量装置的底座固定于地面，将白纸或白板固定设置在平板上，用铅笔沿着第一旋转轴画出射线                                               
Figure 2013102659381100001DEST_PATH_IMAGE002
，为固定点；
⑵将激光测距仪的激光发射头固定在
Figure DEST_PATH_IMAGE004A
点，通过旋转自由旋转组件，分别测量得到固定点
Figure DEST_PATH_IMAGE004AA
与被测物
Figure DEST_PATH_IMAGE008
之间的距离
Figure DEST_PATH_IMAGE010
、以及固定点
Figure DEST_PATH_IMAGE004AAA
与被测物
Figure DEST_PATH_IMAGE012
之间的距离
Figure DEST_PATH_IMAGE014
； 
⑶用铅笔对光线经过的路径做出标记，在平板上画出光线CB，测量得到
Figure DEST_PATH_IMAGE016
的值θ；
⑷根据A、B两点之间的距离，求出被测物
Figure DEST_PATH_IMAGE008A
和之间的距离：
Figure DEST_PATH_IMAGE019
                     ⑵。
6.根据权利要求5所述的空间中任意两点间距离的测量装置的使用方法，其特征在于，在步骤⑵中，所述通过旋转自由旋转组件，分别测量得到固定点
Figure DEST_PATH_IMAGE004AAAA
与被测物之间的距离
Figure DEST_PATH_IMAGE010A
、以及固定点与被测物
Figure DEST_PATH_IMAGE012AA
之间的距离
Figure DEST_PATH_IMAGE014A
的操作，具体包括：
旋转第二旋转轴和第三旋转轴，使沿着射线射出的激光照射到被测物
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAA
上，固定第二旋转轴和第三旋转轴；测量得到固定点与被测物
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAA
之间的距离；
旋转第一旋转轴，同时调整激光测距仪的方向，保证在调整的时候激光发射头保持在点，使从
Figure DEST_PATH_IMAGE004AAAAAAAA
点发出的光线沿着与平板平行的方向照射到被测物
Figure DEST_PATH_IMAGE012AAA
上；固定第一旋转轴1，测量得到固定点
Figure DEST_PATH_IMAGE004AAAAAAAAA
与被测物
Figure DEST_PATH_IMAGE012AAAA
之间的距离。
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