CN106077964A - 自动无极精确地图绘制设备 - Google Patents

Abstract

自动无极精确地图绘制设备，地图纸上部涂布氧化石墨涂层，氧化石墨涂层位于激光二极管下方，支架的侧部安装第二步进电机，第二步进电机的输出轴上安装第二丝杆，本发明通过球面到平面的变换函数，处处光滑连续，无无穷导数点出现。变换后，球面被投影到平面上的有限连续区域上。可以根据一张地图进行精确的测量计算。本发明采用激光聚焦烧灼氧化石墨涂层的方式进行地图生产，当受到激光烧灼时会被还原成黑色的石墨烯附着在地图纸上，黑色的石墨烯形成了地图的线条，激光二极管发出的激光在聚焦后光斑的直径可以达到微米级别，使地图绘制的线条可以达到微米级别，大大提高了地图的精度。

Description

自动无极精确地图绘制设备

技术领域

本发明涉及一种地图绘制装置,更确切的说是一种自动无极精确地图绘制设备。

背景技术

地图，就是依据一定的数学法则，使用制图语言，通过制图综合在一定的载体上，表达地球上各种事物的空间分布、联系及时间中的发展变化状态绘制的图形。随着科技的进步，地图的概念是不断发展变化的，如将地图看成是“反映自然和社会现象的形象、富豪模型”，地图是“空间信息的载体”、“空间信息的传递通道”等。传统地图的载体多为纸张，随着科技的发展出现了电子地图等多种载体。现有的地图大多采用模板印刷的方式生产，由于采用数学公式不适当，使得电机驱动的运动量无法适当控制，获取满足要求的地图。国家测绘地理信息局网站挂出的地图就是采用不同的投影生成的。具体如下：100万地形图采用正轴等角圆锥投影，编绘方法成图。50万地形图采用高斯—克吕格投影，6°分带，采用编绘方法成图。25万地形图采用高斯—克吕格投影，6°分带，编绘方法成图。10万地形图采用高斯—克吕格投影，6°分带，采用编绘方法成图。5万地形图采用高斯—克吕格投影，6°分带，采用航空摄影测量方法成图。分2.5万地形图采用高斯—克吕格投影，6°分带，航空摄影测量或编绘方法成图。1万地形图采用高斯—克吕格投影，3°分带，航空摄影测量方法成图。500、1000、2000地形图主要用于小范围内精确研究、评价地形，可供勘察、规划、设计和施工等工作使用。平面控制采用高斯—克吕格投影，按3°分带计算平面直角坐标。当对控制网有特殊要求时，采用任意经线作为中央子午线的独立坐标系统，投影面亦为当地的高程参考面。古德投影是一种用分瓣法表示的等积伪圆柱投影。在编制世界地图时，为使大陆的变形小，在低纬度采用桑逊投影，高纬度用摩尔魏特投影，在纬度40°44′11.8″处相结合。由于两个投影不同，结合处不太平滑，在投影平面上留有空白区域，外形奇特。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动无极精确地图绘制设备，能够解决上述的问题。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

自动无极精确地图绘制设备，包括底座，底座上部安装龙门架、支架和控制装置，龙门架的上部一侧安装第一步进电机，第一步进电机的输出轴安装第一丝杆，龙门架的上部另一侧安装轴承，轴承的外圈与龙门架连接，轴承的内圈连接第一丝杆，第一丝杆上安装第一螺母，第一螺母的下部安装固定架，固定架上安装激光二极管和激光自动聚焦装置，激光二极管的镜头朝下，所述激光自动聚焦装置包括第三步进电机和第二导向杆，第三步进电机和第二导向杆均安装在固定架上，第三步进电机的输出轴安装第三丝杆，第三丝杆上安装第三螺母，第三螺母的一侧安装透镜，透镜的另一侧安装第二固定管，第二固定管套在第二导向杆上，第二固定管能在第二导向杆上滑动，透镜位于激光二极管的镜头下侧，支架上安装滑轨，滑轨上安装滑块，滑块上安装固定板，固定板上部安装地图纸，地图纸上部涂布氧化石墨涂层，氧化石墨涂层位于激光二极管下方，支架的侧部安装第二步进电机，第二步进电机的输出轴上安装第二丝杆，第二丝杆所在直线与第一丝杆所在直线垂直，第二丝杆上安装螺母，螺母与固定板连接，控制装置的输出端与第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机和激光二极管连接，龙门架的上部安装第二导向杆，固定架的侧部安装第一固定管，第一固定管套在第二导向杆上，第一固定管能在第二导向杆上滑动。

为了进一步实现本发明的目的，还可以采用以下技术方案:所述底座的底部安装数个连接块，连接块的中部开设螺纹孔，螺纹孔内安装螺杆，螺杆的下端安装垫块。所述垫块的底部安装防滑垫。所述固定板上部安装光敏传感器，控制装置的输入端通过导线连接光敏传感器。

本发明的优点在于：本发明能够全球地图的精确测量，经过本发明绘制后整张地图无极地地区出现。发明可以绘制周期重复。本发明采用步进电机驱动激光探头按特定公式指定的坐标到达指定的位置，使激光聚焦烧灼氧化石墨涂层的方式进行地图生产，氧化石墨涂层为氧化石墨溶液涂布形成的涂层，氧化石墨本身为透明的物质，当受到激光烧灼时会被还原成黑色的石墨烯附着在地图纸上，黑色的石墨烯形成了地图的线条，激光二极管发出的激光在聚焦后光斑的直径可以达到微米级别，使地图绘制的线条可以达到微米级别，大大提高了地 图的精度。本发明的第一步进电机可以通过第一螺母与第一丝杆的配合带动激光二极管沿空间的x方向运动，本发明的第二步进电机可以通过第二丝杆和螺母的配合带动地图纸沿空间y方向移动，第一步进电机和第二步进电机配合可以方便激光二极管可以烧灼到地图纸上氧化石墨涂层的任意区域，从而可以方便绘制出各种所需要的地图。本发明的控制装置能控制第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机和激光二极管的运行。本发明的轴承可以在方便第一丝杆运行的同时使第一丝杆更加稳定。本发明的第三步进电机能够通过第三丝杆与第三螺母的配合带动透镜升降，从而方便控制装置调整激光二极管的焦距，使激光二极管的光斑更小，提高地图绘制的精度。本发明的第二导向杆与第二固定管配合既可以避免透镜跟随第三丝杆的转动而转动又可以使透镜运行更加稳定。本发明的控制装置内具有控制芯片，将上述计算公式录入到控制装置的控制芯片中，控制装置通过控制芯片控制第一步进电机和第二步进电机进行地图绘制。本发明还具有结构简洁紧凑、制造成本低廉和使用简便的优点。

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为本发明的结构示意图；图2为图1的A向放大结构示意图；图3为图1的Ⅰ部放大结构示意图。

标注部件：1轴承 2龙门架 3氧化石墨涂层 4地图纸 5滑块 6滑轨 7支架 8控制装置 9底座 10第一螺母 11第一丝杆 12第一步进电机 13固定架 14第一固定管 15第二导向杆16光敏传感器 17第二丝杆 18螺母 19第二步进电机 20固定板 21第三丝杆 22第三螺母23激光二极管 24第二导向杆 25透镜 26连接块 27螺纹孔 28螺杆 29垫块 30防滑垫 31第二固定管 32第三步进电机。

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。

自动无极精确地图绘制设备，如图1、图2和图3所示，包括底座9，底座9上部安装龙门架2、支架7和控制装置8，龙门架2的上部一侧安装第一步进电机12，第一步进电机12的输出轴安装第一丝杆11，龙门架2的上部另一侧安装轴承1，轴承1的外圈与龙门架2连接，轴承1的内圈连接第一丝杆11，第一丝杆11上安装第一螺母10，第一螺母10的下部安装固定架13，固定架13上安装激光二极管23和激光自动聚焦装置，激光二极管23的镜头朝下，所述激光自动聚焦装置包括第三步进电机32和第二导向杆24，第三步进电机32和第二导向杆24均安装在固定架13上，第三步进电机32的输出轴安装第三丝杆21，第三丝杆21上安装第三螺母22，第三螺母22的一侧安装透镜25，透镜25的另一侧安装第二固定管31，第二固定管31套在第二导向杆24上，第二固定管31能在第二导向杆24上滑动，透镜25位于激光二极管23的镜头下侧，支架7上安装滑轨6，滑轨6上安装滑块5，滑块5上安装固定板20，固定板20上部安装地图纸4，地图纸4上部涂布氧化石墨涂层3，氧化石墨涂层3位于激光二极管23下方，支架7的侧部安装第二步进电机19，第二步进电机19的输出轴上安装第二丝杆17，第二丝杆17所在直线与第一丝杆11所在直线垂直，第二丝杆17上安装螺母18，螺母18与固定板20连接，控制装置8的输出端与第一步进电机12、第二步进电机19、第三步进电机32和激光二极管23连接，龙门架2的上部安装第二导向杆15，固定架13的侧部安装第一固定管14，第一固定管14套在第二导向杆15上，第一固定管14能在第二导向杆15上滑动。

本发明通过球面到平面的变换函数，处处光滑连续，无无穷导数点出现。变换后，球面被投影到平面上的有限连续区域上。变换函数处处光滑连续，无无穷导数点出现。消除极地现象，球面面积相同区域，地图面积一致，去除投影图高纬度地区极度放大现象。可以根据一张地图进行精确的测量计算。

本发明采用激光聚焦烧灼氧化石墨涂层3的方式进行地图生产，氧化石墨涂层3为氧化石墨溶液涂布形成的涂层，氧化石墨本身为透明的物质，当受到激光烧灼时会被还原成黑色的石墨烯附着在地图纸4上，黑色的石墨烯形成了地图的线条，激光二极管23发出的激光在 聚焦后光斑的直径可以达到微米级别，使地图绘制的线条可以达到微米级别，大大提高了地图的精度。本发明的第一步进电机12可以通过第一螺母10与第一丝杆11的配合带动激光二极管23沿空间的x方向运动，本发明的第二步进电机19可以通过第二丝杆17和螺母18的配合带动地图纸4沿空间y方向移动，第一步进电机12和第二步进电机19均由控制装置8控制按照地球仪上投影的坐标数值进行绘制，在地球仪球面上找出三点A,B,C，投影到氧化石墨涂层3上，对应氧化石墨涂层3上三点E,F,G。在地球仪球面上绘制三角形PBC,APC,ABP，在氧化石墨涂层(3)上设置三角形QEF、三角形QEG和三角形QFG,于是可得三个数(u,v,w)＝(三角形PBC面积/三角形ABC面积，三角形APC面积/三角形ABC面积，三角形ABP面积/三角形ABC面积)＝(三角形QEF面积/三角形QEG面积，三角形QFG面积/三角形EFG面积，三角形ABP面积/三角形EFG面积),因此控制装置8由地球仪上P点可以在氧化石墨涂层3上找出唯一的一个Q点，使控制装置8可以控制装置8从而进行精确地图绘制。

本发明的控制装置8内具有控制芯片，将上述计算公式录入到控制装置8的控制芯片中，控制装置8通过控制芯片控制第一步进电机12和第二步进电机19进行地图绘制。

控制装置8采用上述计算公式进行地图绘制，可以使地图绘制线条更加精确，绘制后整张地图无极地地区出现。发明可以绘制周期重复的地图。

第一步进电机12和第二步进电机19配合可以方便激光二极管23可以烧灼到地图纸4上氧化石墨涂层3的任意区域，从而可以方便绘制出各种所需要的地图。本发明的控制装置8能控制第一步进电机12、第二步进电机19、第三步进电机32和激光二极管23的运行。本发明的轴承1可以在方便第一丝杆11运行的同时使第一丝杆11更加稳定。本发明的第三步进电机32能够通过第三丝杆21与第三螺母22的配合带动透镜25升降，从而方便控制装置8调整激光二极管23的焦距，使激光二极管23的光斑更小，提高地图绘制的精度。本发明的第二导向杆24与第二固定管31配合既可以避免透镜25跟随第三丝杆21的转动而转动又可以使透镜25运行更加稳定。

所述底座9的底部安装数个连接块26，连接块26的中部开设螺纹孔27，螺纹孔27内安 装螺杆28，螺杆28的下端安装垫块29。本发明的螺杆28可以通过旋转调整露出螺纹孔27的长度，从而调整自动无极精确地图绘制设备的整体高度,方便自动无极精确地图绘制设备操作人员使用。

所述垫块29的底部安装防滑垫30。本发明的防滑垫30可以增大自动无极精确地图绘制设备与放置平台的摩擦力，避免自动无极精确地图绘制设备在放置平台上滑动。

所述固定板20上部安装光敏传感器16，控制装置8的输入端通过导线连接光敏传感器16。本发明的光敏传感器16可以与激光自动聚焦装置结合，在进行地图绘制之前，控制装置8控制激光二极管23对光敏传感器16进行照射，在照射过程中第三步进电机32对透镜25的位置进行调整，当光敏传感器16感应到光照强度最高时，说明此时光斑最小，光敏传感器16将光信号转化为电信号传递给控制装置8，控制装置8控制自动无极精确地图绘制设备进行地图绘制。

球面到平面的变换函数，处处光滑连续，无无穷导数点出现。变换后，球面被投影到平面上的有限连续区域上。具体的过程是：

①首先将地球仪球面上三点A,B,C，投影到氧化石墨涂层(3)上，对应氧化石墨涂层(3)上三点E,F,G。

②对地球仪球面上任意一点P，在地球仪球面上绘制三角形PBC,APC,ABP，于是可得三个数(u,v,w)＝(三角形PBC面积/三角形ABC面积，三角形APC面积/三角形ABC面积，三角形ABP面积/三角形ABC面积)，u、v和w三个数值满足u+v+w＝1，(u,v,w)为P点与A,B,C三点所形成三个内角的比例关系，记录u、v和w三个数值，并且将三个数值录入到自动无极精确地图绘制设备。

③根据上一步骤获得的一组u、v和w三个数值和氧化石墨涂层(3)上三点E,F,G和三个数(u,v,w)，可唯一确定一点Q,Q为P点在氧化石墨涂层(3)上对应的点，自动无极精确地图绘制设备根据Q点坐标在氧化石墨涂层(3)上绘制Q点，

④当球面上的点P对应的(u,v,w)，u+v+w＝1和平面上的点Q对应的(u,v,w)，u+v+w＝1相同时，令球面上的点P对应平面上的点Q，则球面上的点P就被投影到了平面上的点Q。

⑤对球面上每个点P，都画出投影在平面上的点Q，最后就形成了球面到平面的投影，也就是地图。

⑥反过来，对平面上每个点Q，都可精确地找到球面上的对应点P，就实现了通过地图测量到点Q，精确地测量球面上的P的目的。

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 (4)

1.自动无极精确地图绘制设备，其特征在于：包括底座(9)，底座(9)上部安装龙门架(2)、支架(7)和控制装置(8)，龙门架(2)的上部一侧安装第一步进电机(12)，第一步进电机(12)的输出轴安装第一丝杆(11)，龙门架(2)的上部另一侧安装轴承(1)，轴承(1)的外圈与龙门架(2)连接，轴承(1)的内圈连接第一丝杆(11)，第一丝杆(11)上安装第一螺母(10)，第一螺母(10)的下部安装固定架(13)，固定架(13)上安装激光二极管(23)和激光自动聚焦装置，激光二极管(23)的镜头朝下，所述激光自动聚焦装置包括第三步进电机(32)和第二导向杆(24)，第三步进电机(32)和第二导向杆(24)均安装在固定架(13)上，第三步进电机(32)的输出轴安装第三丝杆(21)，第三丝杆(21)上安装第三螺母(22)，第三螺母(22)的一侧安装透镜(25)，透镜(25)的另一侧安装第二固定管(31)，第二固定管(31)套在第二导向杆(24)上，第二固定管(31)能在第二导向杆(24)上滑动，透镜(25)位于激光二极管(23)的镜头下侧，支架(7)上安装滑轨(6)，滑轨(6)上安装滑块(5)，滑块(5)上安装固定板(20)，固定板(20)上部安装地图纸(4)，地图纸(4)上部涂布氧化石墨涂层(3)，氧化石墨涂层(3)位于激光二极管(23)下方，支架(7)的侧部安装第二步进电机(19)，第二步进电机(19)的输出轴上安装第二丝杆(17)，第二丝杆(17)所在直线与第一丝杆(11)所在直线垂直，第二丝杆(17)上安装螺母(18)，螺母(18)与固定板(20)连接，控制装置(8)的输出端与第一步进电机(12)、第二步进电机(19)、第三步进电机(32)和激光二极管(23)连接，龙门架(2)的上部安装第二导向杆(15)，固定架(13)的侧部安装第一固定管(14)，第一固定管(14)套在第二导向杆(15)上，第一固定管(14)能在第二导向杆(15)上滑动。

2.根据权利要求1所述的自动无极精确地图绘制设备，其特征在于：所述底座(9)的底部安装数个连接块(26)，连接块(26)的中部开设螺纹孔(27)，螺纹孔(27)内安装螺杆(28)，螺杆(28)的下端安装垫块(29)。

3.根据权利要求2所述的自动无极精确地图绘制设备，其特征在于：所述垫块(29)的底部安装防滑垫(30)。

4.根据权利要求1所述的自动无极精确地图绘制设备，其特征在于：所述固定板(20)上部安装光敏传感器(16)，控制装置(8)的输入端通过导线连接光敏传感器(16)。