CN105910575B - 一种新型测高方法及测高仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型测高方法及测高仪，用于对高大物体的测量，是借助于激光器、观察镜筒和测角器件，在近测量者位置找到一点O，测得0点到测量物体最低点B的直线距离OB、到测量物体最高点C的直线距离OC，以及OB、OC这两条直线所夹的夹角∠COB，利用三角形余弦定理计算出物体的高度BC。激光器与观察镜筒和测角器件组合，通过特殊的结构限定，使其满足测量条件，激光器可旋转，观察镜可旋转，因此可实现旋转测量。观察镜筒、激光器、测角器件都可选择普通的价值便宜的器件，所以成本低，测角器件可以选择霍尔器件测量。

Description

一种新型测高方法及测高仪

技术领域

本发明属于测距尤其是测高技术领域，具体涉及一种新型的激光测高仪及测高方法。

背景技术

现实中，对物体的高度进行测量，是一个基本的经常性测量活动。很多高的物体，没有办法用常规的、简单的方法测量它们的高度，特别是在林业、地质、矿山、电力、通讯、路桥、水利、建筑工程及大型工程安装等领域中，只能是非接触式的测量。要广泛地应用测高仪快速准确地获取出物体的高度值。

树木高度的测量是评价立地质量和树木生长状况的重要依据，树木高度的测定是林业生产和森林资源调查中的难点和重点。目前国内外对树木所采取的测高方法主要有：测量尺法测树高，全站仪法测树高，超声波法测树高，激光测距测角法测树高，以及航拍、分析照片法测树高等。

传统的树木测高法如测量尺法，虽然人们不断改进测高仪的设计方案，发明了多种相对简便易行的装置，但是总体来说该方法操作难度大，误差较大，并且对采集数据的处理较麻烦，效率十分低下。全站仪测树高虽然提高了精度与效率，降低了外业计算和记录，并且减少了作业时间，但是全站仪功能繁多，使用复杂，对环境要求较高。超声波测高法一般应用于电缆和横梁等物体架高的测量，价格较低，精度较高，但是比较容易受到被测物体背景物的干扰，测量时需要操作者站在被测物的下方，这会在某些场合引起不便。航拍分析照片法成本高，并且精度低，受天气影响较大。

激光测高法采用激光测距原理，无需测量仪器与目标间的水平距离，是一种集光、机、电为一体的高精度测量仪器，并且使用方便、快捷。激光测高仪相对测高工具而言，精度最高，操作也最为方便，但是其价格昂贵，也容易受到雨雪雾等不良天气的影响。激光测距仪通过激光传感器和倾斜角传感器提供即时的距离和角度值。在进行测量工作时，由发射镜射出一束红外线，红外线碰到目标物反射回接收镜，激光传感器则以计算红外线短脉冲飞逝的时间计算确定距离值，倾斜角传感器则负责测量垂角，然后计算确定高度、仰角、斜度、水平距离等数据资料。

由上述可知，在现有技术中，还不存在既可以实现比较简单同时造价成本又非常低的测高仪及测高方法，如果能够提供具有上述功能的测高仪及测高方法，在林业的管理方面将会有实际的应用价值。

发明内容

针对现状，本发明提供一种新型测高方法及测高仪，是一种基于激光测距法的新型测高方法，及利用激光器件和霍尔器传感件的测高仪。其特点是非接触测量，无需移动仪器即可测量，测量方法准确，精度高，使用的仪器小巧灵便，且便宜，成本低于市场同类产品60％多。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种新型测高方法，是借助于激光器、观察镜筒和测角器件，在近测量者位置找到一点O，测得0点到测量物体最低点B的直线距离OB、到测量物体最高点C的直线距离OC，以及OB、OC这两条直线所夹的夹角∠COB，利用三角形余弦定理计算出物体的高度BC；

其中，所述O点是激光器的激光发射点；

测量中，所述观察镜筒不仅跟随激光器同步转动，而且自身还能摆动；

所述测角器件测量激光器的转动角度和观察镜筒的摆动角度，其中所述激光器的转动角度就是∠COB。

进一步讲，测量OB、OC的方法是：

设A点是观察镜筒的摆动支点，保证摆动支点A到激光发射点0的距离OA固定不变，同时保证O、A连线与激光发射光轴垂直，且始终处于同一平面内；

在测量时当激光对准B点时，以及观察镜筒摆动对准B点时，O、A、B三点构成直角三角形，观察线与O、A连线的夹角∠BAO，通过距离OA，利用三角形正切定理就得到OB的值：

OB＝OA*tan∠BAO；

在测量时当激光对准C点时，以及观察镜筒摆动对准C点时，O、A、C三点构成直角三角形，观察线与OA连线的夹角∠CAO，通过距离OA，利用正切定理就得到OC的值：

OC＝OA*tan∠CAO。

进一步讲，测量∠BAO和∠CAO的方法是：

利用霍尔传感器或光电传感器，当所述观察镜筒相对于一静止器件发生转动时，霍尔传感器或光电传感器随着感应转动的变化，发出感应信号，对应获得观察镜筒转过的角度。

进一步讲，测量∠COB的方法是：

利用霍尔传感器或光电传感器，当所述激光器相对于一静止器件发生转动时，霍尔传感器或光电传感器随着感应转动的变化，发出感应信号，对应获得激光器转过的角度。

本发明还提供一种实现所述测高方法的测高仪，其特征在于：包括一激光器、一观察镜筒、两组能够测量激光器转动角度和观察镜筒摆动角度的测量器件，以及支撑体；

所述激光器转动地安装在支撑体上，且带动所述观察镜筒一起转动；同时，所述观察镜筒还可独立摆动；

所述观察镜筒的摆动支点与激光器的发射光轴在同一平面内，且观察镜筒的摆动支点到激光发射点的连线与激光器的发射光轴始终垂直，且观察镜筒的摆动支点到激光发射点的距离固定不变。

进一步讲，所述激光器的前方可设置一会聚透镜。

进一步讲，所述支撑体包括一底座、一转动杆和一U形夹持块；

底座上端设一横向穿孔，横向穿孔内装滚动轴承，所述转动杆穿过横向穿孔；

转动杆一端与U形夹持块固定连接，另一端与所述激光器固定连接；所述观察镜筒通过顶针安装在U形夹持块中间；

定义所述转动杆的轴线延长线与观察镜筒的观察线的交点，为所述观察镜筒的摆动支点；

定义所述转动杆的轴线与激光器的发射光轴的交点，为激光发射点；

所述转动杆的轴线、激光器的发射光轴、观察镜筒的观察线，这三条线始终处在同一个平面内，且激光器的发射光轴与转动杆的轴线始终保持垂直。

进一步讲，所述两组能够测量激光器转动角度和观察镜筒摆动角度的测量器件，为两组霍尔传感器与磁钢的组合；

其中一组霍尔传感器与磁钢的组合中，霍尔传感器用胶黏在转动杆上，磁钢用胶黏在底座上；另一组霍尔传感器与磁钢的组合中，霍尔传感器用胶黏在观察镜筒上，磁钢用胶黏在U形夹持块上；霍尔传感器通过感受磁通变化，输出变化的电压，从而反演出霍尔传感器相对磁钢位置的变化。

进一步讲，在所述观察镜筒中，还在远目端设置一90°挡片，其顶点位于镜筒中心线上；在近目端设置一360°挡片，在360°挡片中心开有一个微小圆孔，其圆心位于镜筒中心线上；测量时，人眼通过微小圆孔观察，远目端的挡片90°顶点与观察目标点重合。

本发明把三角形原理巧妙地结合到物体测高中来，利用可测参数换算出难以测量的参数，方法简单易行，操作过程不复杂。方法所借助的测量工具成本低，结构也比较简单，直接成本约：线性霍尔器件5元/个，磁钢1元/个，激光器60元/只，机械部分500元，AD转换器800元，其他100元，足可以见，其成本非常低廉。

附图说明

图1是激光测距法的原理图；

图2是本发明的测高原理图；

图3a是本发明测高仪的结构主视示意图；

图3b是本发明测高仪的结构左视示意图；

图3c是本发明测高仪的结构俯视示意图；

图4是观察镜筒摆动测量的示意图；

图5a是图3中A向视图，即从与观察者相对的方向看镜筒里部的局部放大图；

图5b是图3中B向视图，即从与观察者同方向看镜筒里部的局部放大图。

图中标号：1-底座，2-U形夹持块，3-观察镜筒，4-激光器，5-转动杆，6-轴承盖，7-支架，8-第一霍尔传感器，9-第一磁钢，10-第二霍尔传感器，11-第二磁钢，12-滚动轴承，13、14-顶针。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述，但本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本发明技术方案作的唯一限定，凡是在本技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本发明的保护范围。

如图1所示，对于要测定的一个物体的高度，当无法近距离接触它或高度很高时，如果我们能够知道某一点0(这点是与测量者近距离的位置)到该物体的最低点B的直线距离OB、到该物体的最高点C的直线距离OC，以及这两条直线所夹的夹角∠COB，就可以利用三角形的余弦定理计算出物体的高度BC值了。

这就是本发明给出的测高方法的基本原理。基于此原理，随之而来的要解决的问题就是如何获得OB、OC和∠COB，所以物体测高的关键就集中在了测量OB、OC和∠COB上了。

对于OB和OC的长度，如果物体与测量者的距离很远，或者物体较高，也是无法直接测量的。因此，在我们决定借助于激光器和观察镜筒等工具来测量时，我们就可以利用这个方法来实现。

对于OB和OC的测量，我们进一步采取如下方法：如图2所示，设A点是观察镜筒的摆动支点(观察镜筒可摆动，寻找激光束的照射点)，设O点是激光发射点，保证摆动支点到激光发射点的距离固定不变，且OA连线始终与激光发射光轴处于同一平面内，同时OA连线始终与激光发射光轴(发射的激光束的方向，如图2中的OB方向)垂直。这样当我们要测量OB的距离时，O、A、B三点构成直角三角形，就可以通过得知观察镜筒的摆动支点A与激光发射点O的距离OA，以及观察镜筒摆动对准测量点时，观察线与OA连线的夹角∠BAO，通过正切定理得到OB的值：

OB＝OA*tan∠BAO

观察镜筒和激光器都安装在仪器上，所以O、A两点的距离方便测得；∠BAO是镜筒观察线与OA连线的夹角，也可以理解为观察镜筒从起始位转过的角度，在O、A位置固定的基础上，在仪器上安装测角器件，这个角度就可以方便测得。所以，所有参数的测量都集中到仪器上了。

同理，利用同样方法也可获得OC的值。

对于∠COB，我们可以采取如下办法：∠COB，是指激光从物体的最低点扫描到最高点的扫射角度，所以只要想办法测出激光器测量过程中转过的角度，就是这个角度了。激光器在测量过程中转过的角度，可以通过在仪器上设置测角器件，即可方便获得。∠COB的测量也集中到了仪器上。

所以在测量时，转动激光器分别对准物体最低测量点B和最高测量点C，同时测得激光器转过的角度∠COB；当光束分别打到B点时和C点时，同步旋转观察镜筒，对准物体最低测量点B和最高测量点C，分别测得观察镜筒至物体最低测量点B的观察线(AB)与镜筒摆动支点至激光器发射点连线(OA)的夹角(∠BAO)、观察镜筒至物体最高测量点C的观察线(AC)与镜筒摆动支点至激光器发射点连线(OA)的夹角(∠CAO)，再结合已知的观察镜筒摆动支点与激光器发射点的距离0A，通过这些条件就可以测量物体高度了。这种测量方式，不管激光器处于什么位置，是手持还是坐立，只要保证观察镜筒与激光器在仪器设置上保持相对固定的位置关系，都可以测量。

上述给出的本发明的测高方法，具体而言，操作中可包括如下步骤：

1)使用激光器先后发射出可见激光束，分别照射到测量物体的最低点B和最高点C，同时用观察镜筒观察激光束的照射位置是否位于最低点和最高点；

保持观察镜筒的摆动支点A与激光器的发射点O相对位置不变，且观察镜筒的摆动支点与激光器的发射点的连线OA始终与激光发射光轴垂直；

2)计算激光束从物体的最低点到物体的最高点的过程中，所转过的角度∠COB；

3)分别计算观察镜筒在观察物体最低点时，镜筒观察线与观察镜筒摆动支点到激光器发射点连线的夹角∠BAO，以及观察镜筒在观察物体最高点时，镜筒观察线与观察镜筒摆动支点到激光器发射点连线的夹角∠CAO；

4)利用三角形正切函数式，根据观察镜筒的摆动支点与激光器的发射点的距离OA，以及两个角度∠BAO和∠CAO，分别计算激光器的发射点O到物体最低点B的距离OB，以及激光器的发射点O到物体最高点C的距离OC；

5)利用三角形余弦定理，根据角度∠COB和OB、OC的值，计算出物体的高度BC。

上述过程中，在测量角度∠COB、∠BAO、∠CAO时，可以采用任何可测量的器件，如光电传感器，霍尔传感器等。

进一步地，在激光器的前方可设置一会聚透镜。远距离观察时，观察镜筒可使用高倍望远镜。

当然，利用这种方法，并不意味着只能够测出物体的全高，实际上物体的任何的一段高度(或称长度)都是可以测量的。

为了实现这种测量方法，由此应运而生一种测高仪器。该测高仪，必然包括一激光器、一观察镜筒、能够测量激光器摆动角和观察镜筒摆动角的测量器件，以及这些所有器件的支撑体。在该仪器中，激光器和观察镜筒均可独立摆动，但是要保持激光器与观察镜筒的相对位置固定，即始终保持观察镜筒的摆动支点与激光器的发射光轴在同一平面内，且观察镜筒的摆动支点到激光发射点的连线与激光器的发射光轴始终垂直。如果用三维坐标系来形容该仪器中激光器和观察镜筒的运动，则可表示为，激光器带动观察镜筒一起绕水平轴转动，同时观察镜筒又可独立地在水平轴与激光发射光轴构成的平面内做平面摆动，两种运动的结合，覆盖立体空间，可以将激光器的照射点用观察镜筒观察到。

图3a-3c所示给出了本发明测高仪的一种实施例结构。如图，该测高仪主要包括底座1，U形夹持块2，观察镜筒3，激光器4，转动杆5，以及两组霍尔传感器与磁钢的组合。

底座1，可以是一手持杆，也可以在手持杆下端通过设置螺纹等连接到其他固定座或三角架上，成为坐设件。由于激光器和观察镜筒以及霍尔器件等都不大，所以本发明小巧，质量轻，可以手持也可以座设到其他固定物上测量，操作很方便。

底座上端钻一横向穿孔，孔内装滚动轴承12，孔端部可安装轴承盖6，防止轴承滑脱，保护轴承。转动杆5穿过滚动轴承12及轴承盖6的中心孔，由底座支撑住。转动杆5一端与U形夹持块2固定连接，转动杆5和U形夹持块2可以同步转动，形成仪器动作一。在转动杆5的另一端固定安装激光器4，激光器4的发射孔中心线(也即激光发射光轴)与转动杆5的轴线垂直相交且始终处于同一平面内，交叉点就定义为激光发射点(发射中心)。

U形夹持块2包括一块垂直连接板和两块平行板，其中垂直连接板与所述转动杆5固定连接，而观察镜筒3通过顶针13、14安装在U形夹持块2的两块平行板之间。在观察镜筒的外壁上，对称开设两个锥形窝，锥形窝不穿透镜筒壁，因此不会破坏观察孔，在两个锥形窝中分别装入顶针13、14，顶针是由外部穿过U形夹持块2顶在锥形窝中，因此可以将观察镜筒连接在U形夹持块上。又由于是锥形窝，所以顶针和锥形窝之间可以发生相对转动，所以观察镜筒可以摆动，形成仪器动作二。

将转动杆5的轴线延长线与观察镜筒的观察孔中心线(即观察线)的交点定为观察镜筒的摆动支点(也就是顶针指向的位置)，摆动支点与激光器发射点的距离固定不变。同时，激光器4的发射孔中心线(即激光发射光轴)、转动杆5的轴线、观察镜筒3的观察孔中心线，都处于同一平面内。

由此可知，观察镜筒3的观察孔中心线、激光器4的发射孔中心线、转动杆5的轴线，三条线始终处在同一个平面内，且激光器4的发射孔中心线与转动杆5的轴线始终保持垂直，转动杆5的轴线与观察镜筒相交于摆动支点，这是保证测量的基础条件。

实际上这样做的原理就是观察镜筒3的摆动支点与激光器4的发射点之间的距离代表前述方法中的OA值，激光器4的发射孔中心线与转动杆5的轴线保持垂直就是保证OA与OB(OC)垂直。

仪器的动作一(转动转动杆5)是为了调整激光的角度，使激光对准目标点，仪器的动作二(摆动观察镜筒3)是为了调整观察镜筒的角度，使人眼透过镜筒对准目标点。动作一测量前述的∠COB，动作二测量前述的∠BAO和∠CAO。

在测量角度的方法中，本实施例采用线性霍尔传感器与磁钢的互感来测量。霍尔传感器与永久磁钢配合工作，其特性是：磁钢与霍尔传感器相距适当的距离，磁钢的磁场施加于霍尔传感器，当有工作电压施加于霍尔传感器时，其输出端就会输出一个电压值；当磁钢与霍尔传感器间的间距发生变化时，磁通量发生变化，霍尔传感器感受磁通的变化，其输出电压就会发生变化，所以根据电压值的变化就可以反演出两者间距值的变化。利用此，我们就可以标定出相对确定的磁钢和霍尔传感器，两者之间距离通过对应的电压输出值建立一一的对应关系，以此作为参考，实际应用中，由查询相应的电压值就可反演出两者的距离变化。同理，在转动结构的场合，经过标定，也可以标定出霍尔传感器输出的电压值与磁钢和霍尔传感器之间相对转动的角度关系。

所以，本发明设置两组线性霍尔传感器和永久磁钢的组合。如图3b所示，图3b所示，其中一组是第一霍尔传感器8和第一磁钢9的组合，该组是用于检测激光器的转动角度。第一磁钢9用胶黏在转动杆5上，第一霍尔传感器11用胶黏在轴承盖6上，或者相反安装也可以。还或者，磁钢和黏霍尔传感器其一固定在转动杆5上，另一个固定在底座1的其他部位也可以，只要霍尔传感器能感受到磁通变化就行。霍尔传感器与磁钢相距一定的距离，这个距离在霍尔传感器的有效感应范围内就可以。当转动杆5摆动时，第一霍尔传感器8和第一磁钢9的间距就变化，使霍尔传感器的磁通发生改变。由于磁通变化，霍尔传感器的输出电压也将随之变化，通过检测该电压就可以获得转动杆5转过的角度，即激光器转过的角度。

这组组合用于检测前述的∠COB，即激光器在扫射物体最低点到最高点时转过的角度。设初始激光器初始位置时与水平向夹角为∠α_O，当激光器对准目标点B时，通过霍尔传感器输出的电压值换算得到激光器的角度变为∠α₁当激光器对准目标点C时，通过输出的电压值换算得到角度变为∠α₂，则激光器的转动角度∠COB为：

∠COB＝∣(∠α₂-∠α_O)-(∠α₁-∠α_O)∣

当然初始角度为0，即∠α_O＝0，计算较为简便。

另外一组是第二霍尔传感器10和第二磁钢11的组合，如图3c所示，这组组合是用于观察镜筒对准目标点B时测量∠BAO，以及观察镜筒对准目标点C时测量∠CAO。第二霍尔传感器10用胶黏在观察镜筒3上，第二磁钢11用胶黏在支架7上，支架7固定在U形夹持块2上，或者两者反位置安装也可以。还或者，磁钢和霍尔传感器其一固定在观察镜筒3上，另一个直接固定在U形夹持块上或其他部位也可以，只要霍尔传感器能感受到磁通变化就行。霍尔传感器与磁钢相距一定的距离，这个距离在霍尔传感器的有效感应范围内就可以。工作中，当观察镜筒3转动时，第二霍尔传感器10和第二磁钢11的角度就发生相对变化，霍尔器件8的输出电压也发生变化，从而检测出角度，道理同第一组霍尔传感器和磁钢。

以下说明前述∠BAO和∠CAO的检测方法。同样，设初始标定的第二霍尔传感器10和第二磁钢11的角度为∠β_O，当观察镜筒3对准目标点B时，如图4所示，测得第二霍尔传感器10输出的电压值对应的角度为∠β₁，则

∠BAO＝∣∠β₁-∠β_O∣

当观察镜筒3对准目标点C时，测得第二霍尔传感器10输出的电压值对应的角度为∠γ₁，则

∠CAO＝∣∠γ₁-∠β_O∣

人眼观察时，观察镜筒的观察孔中心线是否与目标点完全对准，两者在一条直线上，也是测量的关键，其实质就是找准∠BAO和∠CAO。所以采取的办法是，结合图5a和图5b看，观察镜筒3是中空的圆筒，在其两端各设置有形状不同的挡片：远目端为90°挡片，其顶点位于镜筒中心线，如图5a所示；近目端为一360°挡片，仅在挡片中心开有一个微小圆孔，其圆心位于镜筒中心线上，如图5b所示。测量时，人眼通过微孔观察，使远目端的挡片90°顶点与观察目标点重合，实现镜筒轴线与观察目标成一直线。

知道∠BAO和OA的值(OA是观察镜筒3的摆动支点与激光器4的发射点之间的距离)，利用三角函数公式可以计算出OB的长度；知道∠CAO和OA的值，利用三角函数公式可以计算出OC的长度。前述已经知道∠COB的值，所以，利用三角函数公式可以计算出BC的长度，即物体的高度(B点和C点对应物体的最低点和最高点)。

霍尔传感器的输出电压可以用高精度电压表测得，然后换算出相对于磁钢的转动角度值，或通过AD转换器转变成数字信号输入电脑，由软件处理后获得测量值。

本发明利用三角函数解算距离关系，结合新设计的仪器，通过可测得的参数换算出难于获得的参数，方法简单；在设备上，可以使用普通的激光器和观察镜筒，附加两组霍尔器件和磁钢即可，成本也比较低。按目前市场价，约算线性霍尔器件5元/个，磁钢1元/个，激光器60元/只，机械部分500元，AD转换器800元(或者不用)，其他100元，合计成本在1500元左右，比目前市场所有同类功能产品价格低很多。

Claims (5)

1.一种测高仪，其特征在于：包括一激光器、一观察镜筒、两组能够测量激光器转动角度和观察镜筒摆动角度的测量器件，以及支撑体；

所述激光器转动地安装在支撑体上，且带动所述观察镜筒一起转动；同时，所述观察镜筒还可独立摆动；

所述观察镜筒的摆动支点与激光器的发射光轴在同一平面内，且观察镜筒的摆动支点到激光发射点的连线与激光器的发射光轴始终垂直，且观察镜筒的摆动支点到激光发射点的距离固定不变；

所述支撑体包括一底座、一转动杆和一U形夹持块；

底座上端设一横向穿孔，横向穿孔内装滚动轴承，所述转动杆穿过横向穿孔；

转动杆一端与U形夹持块固定连接，另一端与所述激光器固定连接；所述观察镜筒通过顶针安装在U形夹持块中间；

定义所述转动杆的轴线延长线与观察镜筒的观察线的交点，为所述观察镜筒的摆动支点；

定义所述转动杆的轴线与激光器的发射光轴的交点，为激光发射点；

所述转动杆的轴线、激光器的发射光轴、观察镜筒的观察线，这三条线始终处在同一个平面内，且激光器的发射光轴与转动杆的轴线始终保持垂直。

2.根据权利要求1所述的测高仪，其特征在于：所述激光器的前方设置一会聚透镜。

3.根据权利要求1或2所述的测高仪，其特征在于：所述两组能够测量激光器转动角度和观察镜筒摆动角度的测量器件，为两组霍尔传感器与磁钢的组合；

其中一组霍尔传感器与磁钢的组合中，霍尔传感器用胶黏在转动杆上，磁钢用胶黏在底座上；另一组霍尔传感器与磁钢的组合中，霍尔传感器用胶黏在观察镜筒上，磁钢用胶黏在U形夹持块上；

霍尔传感器通过感受磁通变化，输出变化的电压，从而反演出霍尔传感器相对磁钢位置的变化。

4.根据权利要求1或2所述的测高仪，其特征在于：在所述观察镜筒中，在远目端设置一90°挡片，其顶点位于镜筒中心线上；在近目端设置一360°挡片，在360°挡片中心开有一个微小圆孔，其圆心位于镜筒中心线上；测量时，人眼通过微小圆孔观察，远目端的挡片90°顶点与观察目标点重合。

5.根据权利要求3所述的测高仪，其特征在于：在所述观察镜筒中，在远目端设置一90°挡片，其顶点位于镜筒中心线上；在近目端设置一360°挡片，在360°挡片中心开有一个微小圆孔，其圆心位于镜筒中心线上；测量时，人眼通过微小圆孔观察，远目端的挡片90°顶点与观察目标点重合。