CN106996773A - 一种直线定位装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种直线定位装置，包括机壳以及气泡和电子两种水平仪、第一至第三激光部件，第一激光线与第二激光线在同一直线上且二者方向相反，第一激光线与第二激光线相背发出，二者均在水平仪的显示指引下和用户的调整操作下保持激光水平发出，第三激光线与第一激光线和第二激光线垂直，且第三激光线竖直向下发出；所述直线定位装置还包括能实时自动计算出第一激光部件或第二激光部件测得的线段长度在水平线段总长度中的分率的运算控制模块和能录入固定分率的信息录入模块。本发明实现了对水平线段上某个分率目标点的快速准确自动定位，且能相应标记出某分率目标点在地面上的投影点，还能快速准确地对二维座标中的目标点进行定位。

Description

一种直线定位装置及方法
技术领域
本发明属于激光测距领域，具体涉及一种直线定位装置及方法。
背景技术
在进行设备安装等情况需要精准定位时，往往需要使用全站仪或激光测距仪等直线测量工具。全站仪或激光测距仪中含有水平仪用于确保仪器中产生的激光线水平发出。而在使用全站仪或激光测距仪等直线测量工具进行定位时，需要在另一端使用标尺不停的移动调整才能确定，花费时间较长。如果使用手持式激光测距仪或其他测量工具，因手持式激光测距仪中一般不设置水平仪，则还有可能由于地面不平整以及人为因素而导致误差较大，很难做到精准定位。
此外，无论在全站仪、激光测距仪还是手持式激光测距仪中，大多是激光朝向某个方向发出以测得直线上两点(发出点到接收端)间距离，因而难以快速地准确找到某个空间中的定点位置。例如，需要在某个设备间的中心点上安装某设备，这样需要测得水平面内设备间的两对角线的交点或长度方向和宽度方向的两中线交点；或者为了测量隧道风速，因而需要在隧道中的特定位置安装风速检测仪，一般需要先找到隧道宽度方向上从左往右的1/4线、1/2线和3/4线。但现有技术中的测距装置都难以快速地做到这一点。
专利CN201620449018.4中涉及一种激光测宽装置，包括脚架、水平台、水平仪、第一发射器、旋转杆、望远镜、接收器、蓄电池、角度盘和第二发射器，所述水平台底部安装有若干根脚架；所述水平台上安装有水平仪和若干根支撑杆，支撑杆上安装有第一发射器和第二发射器；所述支撑杆与第二发射器采用铰接连接，第一发射器前端安装有接收器，第一发射器上方安装有望远镜；所述第二发射器安装在支撑杆上，第二发射器绕支撑杆旋转，支撑杆上固连角度盘，第二发射器表面设有刻度线。该实用新型通过采用发射接收激光，利用几何原理测量建筑的宽度，能够快速测出远距离的建筑物宽度，设备操作简单，效率高。专利CN201620453895.9公开了一种基于激光测绘的面积测量设备，包括脚架、水平台、第一发射器、接收器、望远镜、第二发射器、第一球铰、第二球铰、支撑杆、处理器、蓄电池和水平仪，所述水平台下安装有若干根脚架；所述水平台上安装有水平仪和支撑杆，所述支撑杆与水平杆相连接，水平杆一端连接第一发射器，水平杆另一端安装有第二球铰；所述第一发射器前端安装有接收器；所述第一发射器正上方安装有望远镜；所述第二球铰上安装有连杆，连杆固连第二发射器。该实用新型通过采用发射接收激光，利用几何原理测量面积值，实现对建筑物的外墙面积的检测，可用于室外远距离测量面积，结构简单，测量准确。
上述专利中提供的装置通过采用气泡水平仪和两路发射接收激光，能准确快速测量出建筑的宽度或面积，但该装置中并不涉及对线段上某个分率目标点的准确自动定位。因此，本领域需要一种能快速准确地找到线段中某分率的目标点的测距装置。
发明内容
因此，本发明提供一种直线定位装置，包括含窗口的机壳以及固定连接于机壳的气泡水平仪、电子水平仪、第一激光部件、第二激光部件和第三激光部件，所述第一激光部件发出的第一激光线与第二激光部件发出的第二激光线在同一直线上且二者方向相反，第一激光线与第二激光线相背发出，二者均在水平仪的显示指引下和用户的调整操作下保持激光水平发出，所述第三激光部件发出的第三激光线与第一激光线和第二激光线垂直，且第三激光线竖直向下发出；所述直线定位装置还包括运算控制模块和信息录入模块，由第一激光部件测得的线段长度和第二激光部件测得的线段长度之和构成水平线段总长度，所述运算控制模块能实时自动计算出第一激光部件或第二激光部件测得的线段长度在水平线段总长度中的分率，即变化分率值；所述信息录入模块中能录入固定分率，当左右移动直线定位装置使得检测到的变化分率与固定分率值相等时，即找到目标位置。
在一种具体的实施方式中，所述装置中还包括声光提醒模块，当所述变化分率与固定分率值相等或不等时，所述声光提醒模块使用声音和/或光线提醒用户找到目标位置。
本发明中，所述运算控制模块先求取测得的第一激光线的线段长度L1与第二激光线的线段长度R1之和，再计算得出直线定位装置在当前位置时的L1/(L1+R1)或R1/(L1+R1)的数值，即变化分率，左右移动所述直线定位装置，当所述变化分率与信息录入模块中事先输入的固定分率值相等时，即找到目标位置。若测得的L1/(L1+R1)小于事先输入的固定分率值，则将直线定位装置向右平移以寻找目标位置。若测得的L1/(L1+R1)大于事先输入的固定分率值，则将直线定位装置向左平移以寻找目标位置。所述第三激光部件发出的第三激光线至少能起到如下两个作用，其一，当所述直线定位装置左右移动后已找到目标分度值时，所述第三激光线投射在地面的对应点可以及时被标记下来。且所述直线定位装置沿隧道长度方向前行的过程中，便能通过多点标记而及时标记出隧道宽度方向上的中心线，1/4线和3/4线等不同分率的线条。其二，通过第三激光部件测得的竖直距离，结合第一激光部件和第二激光部件的定位，可以一次性地直接找到二维座标(包含第一激光线、第二激光线以及第三激光线或其平行线的竖直平面内)中的某个目标点。
在一种具体的实施方式中，所述装置中还包括手柄(7)，用于手持式整体移动所述直线定位装置以及在检测时及时调整直线定位装置使其保持处于水平状态。
在一种具体的实施方式中，所述手柄的长度方向线与第一激光部件(4)发出的第一激光线、第二激光部件(5)发出的第二激光线以及第三激光部件(6)发出的第三激光线均垂直，且手柄的自由端设置在靠近用户身体的一端。
在一种具体的实施方式中，所述装置中还包括滚轮、支架和升降部件，所述支架和滚轮用于支撑机壳(1)并使得机壳和固定在机壳上的各部件可在支架和滚轮的作用下沿地面滚动，机壳在支架上为可旋转设置，机壳中的水平仪可以使得机壳及其固定的部件保持水平状态，所述升降部件设置在支架上用于调整机壳和固定在机壳上的各部件的离地高度，使得通过所述直线定位装置能一步实现左右和高度方向的二维定位。
在一种具体的实施方式中，所述装置中还包括电源模块和数显模块，所述电源模块包括电子电池和/或干电池；所述数显模块使得装置能显示当前的变化分率值，以及显示为实现变化分率与固定分率相等时所述直线定位装置需要向左或向右移动的位移值。
本发明还提供一种直线定位方法，包括使用如上所述直线定位装置进行水平线段中某分率点的自动定位。
使用本发明中所述装置至少能带来如下有益效果：
1)首先本发明实现了对水平线段上某个分率目标点的快速准确自动定位。
2)本发明提供的装置中含有第三激光部件，因而能相应标记出水平线段上某个分率目标点在地面上的投影点，多个投影点可连线形成左右方向上一定分率的分度线。且因第三激光部件能准确测量装置至地面间的高度值，使得所述装置能一次性快速准确地对二维座标中的目标点进行定位。
附图说明
图1为本发明所述直线定位装置的主视示意图，
图2为本发明所述直线定位装置的俯视示意图。
图中：1、机壳，11、窗口，2、气泡水平仪，3、电子水平仪，4、第一激光部件，5、第二激光部件，6、第三激光部件，7、手柄，8、信息录入模块。
具体实施方式
本发明中，该装置可以一次性定位某线段(即第一激光线与第二激光线的线段长度之和)中的任一位置，比如离该线段左端或离右端1/10或1/2的点；该装置在电子水平仪和气泡水平仪的共同指示下，可以准确地获取装置的水平位使得第一激光线和第二激光线精准地处于水平面内。本发明所述装置可在运算控制模块的作用下自动计算当前装置所处位置离左端或右端的距离在第一激光线和第二激光线的线段长度之和中所处的分度值，不再像全站仪一样需要不断移动标尺和通过人工计算来找到某个分度点，明显比全站仪和现有的测距仪更为方便。
本发明所述第一激光部件(4)、第二激光部件(5)和第三激光部件(6)均可以是现有技术中相位法测距仪和脉冲法测距仪中的任意一种，激光部件测距是现有技术中成熟的技术。
本发明所述气泡水平仪和电子水平仪均为现有技术中已经存在的成熟产品。其中电子水平仪是具有一个基座测量面，以电容摆的平衡原理测量被测面相对水平面微小倾角的测量器具。电子水平仪的主要原理有电感式和电容式等两种。
本发明的目的就是解决目前直线线段内定点定位存在的耗时长和精度差的问题，而提供一种快速找平、快速测量、自动计算和比对、准确度高的直线定位装置。
本发明装置中的水平仪使得装置测得的第一激光线的线段长度L1与第二激光线的线段长度R1之和的值精准地代表所要检测的距离(如隧道的宽度)，从而精确自动获取所述变化分率值。使用气泡水平仪和电子水平仪相结合能确保该装置保持水平的冗余度。本装置依靠水平仪的读数或指示而需要时刻保持装置旋转至水平，因而在单用气泡水平仪或电子水平仪时都可能存在测量精确度不高(甚至出现较大误差)的情况，导致测量的数据可靠度不高的缺陷。
每个激光部件均向特定方向发射激光并接收各待测端反射的激光。本发明中，第三激光部件用于确定该直线定位装置距离地面的距离以及各目标定位点在地面的投射点。
实施例1
如图1和图2所示，本发明提供一种直线定位装置，包括含窗口11的机壳1以及固定连接于机壳1的气泡水平仪2、电子水平仪3、第一激光部件4、第二激光部件5和第三激光部件6，所述第一激光部件发出的第一激光线与第二激光部件发出的第二激光线在同一直线上且二者方向相反，第一激光线与第二激光线相背发出，二者均在水平仪的显示指引下和用户的调整操作下保持激光水平发出，所述第三激光部件发出的第三激光线与第一激光线和第二激光线垂直，且第三激光线竖直向下发出；所述直线定位装置还包括手柄7、运算控制模块和信息录入模块8，由第一激光部件测得的线段长度和第二激光部件测得的线段长度之和构成水平线段总长度，所述运算控制模块能实时自动计算出第一激光部件或第二激光部件测得的线段长度在水平线段总长度中的分率，即变化分率值；所述信息录入模块中能录入固定分率，当左右移动直线定位装置使得检测到的变化分率与固定分率值相等时，即找到目标位置。
在测量隧道风速时，便需要测量隧道行车道中心线上方不同高度处的风速，因而一般需要先找到隧道宽度方向上的中心线。使用本发明所述装置能快速、准确地找到所述中心线。具体的测量方法包括如下步骤：
1)通过信息录入模块设置固定分率值，例如要找到线段的中点，则设置为离左侧1/2；
2)找水平：依靠电容式水平仪和气泡水平仪综合找水平；
3)通过第一激光部件和第二激光部件测量其线段长度，测得的数值自动记录入运算控制模块，该模块自动求和计算水平线段总长度；并计算左右两侧长度与总长度的占比，得到变化分率值；
步骤2)和3)可交替进行。
4)从变化分率值显示出装置当前所在点不在线段的中点上，①若>1/2，则通过提示音和数显模块提示装置需往左移动多少cm；②若<1/2，则通过提示音和数显模块提示装置需往右移动多少cm；直到找到此线段的中点为止；
5)第三激光部件照射的地面即为该线段中点在地面的投影点，多个投影点连线得到隧道宽度方向上地面的中心线。
本发明中提供的装置无需与地面贴设测量，因而该装置和方法完全可以适应于不平整的隧道地面。
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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (7)

1.一种直线定位装置，包括含窗口(11)的机壳(1)以及固定连接于机壳(1)的气泡水平仪(2)、电子水平仪(3)、第一激光部件(4)、第二激光部件(5)和第三激光部件(6)，所述第一激光部件(4)发出的第一激光线与第二激光部件(5)发出的第二激光线在同一直线上且二者方向相反，第一激光线与第二激光线相背发出，二者均在水平仪的显示指引下和用户的调整操作下保持激光水平发出，所述第三激光部件(6)发出的第三激光线与第一激光线和第二激光线垂直，且第三激光线竖直向下发出；所述直线定位装置还包括运算控制模块和信息录入模块(8)，由第一激光部件测得的线段长度和第二激光部件测得的线段长度之和构成水平线段总长度，所述运算控制模块能实时自动计算出第一激光部件或第二激光部件测得的线段长度在水平线段总长度中的分率，即变化分率值；所述信息录入模块中能录入固定分率，当左右移动直线定位装置使得检测到的变化分率与固定分率值相等时，即找到目标位置。
2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述装置中还包括声光提醒模块，当所述变化分率与固定分率值相等或不等时，所述声光提醒模块使用声音和/或光线提醒用户找到目标位置。
3.根据权利要求1或2所述装置，其特征在于，所述装置中还包括手柄(7)，用于手持式整体移动所述直线定位装置以及在检测时及时调整直线定位装置使其保持处于水平状态。
4.根据权利要求3所述装置，其特征在于，所述手柄的长度方向线与第一激光部件(4)发出的第一激光线、第二激光部件(5)发出的第二激光线以及第三激光部件(6)发出的第三激光线均垂直，且手柄的自由端设置在靠近用户身体的一端。
5.根据权利要求1或2所述装置，其特征在于，所述装置中还包括滚轮、支架和升降部件，所述支架和滚轮用于支撑机壳(1)并使得机壳和固定在机壳上的各部件可在支架和滚轮的作用下沿地面滚动，机壳在支架上为可旋转设置，机壳中的水平仪可以使得机壳及其固定的部件保持水平状态，所述升降部件设置在支架上用于调整机壳和固定在机壳上的各部件的离地高度，使得通过所述直线定位装置能一步实现左右和高度方向的二维定位。
6.根据权利要求1或2所述装置，其特征在于，所述装置中还包括电源模块和数显模块，所述电源模块包括电子电池和/或干电池；所述数显模块使得装置能显示当前的变化分率值，以及显示为实现变化分率与固定分率相等时所述直线定位装置需要向左或向右移动的位移值。
7.一种直线定位方法，包括使用如权利要求1～6中任意一项所述直线定位装置进行水平线段中某分率点的自动定位。
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