CN108344405B - 一种测绘仪器用自动调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测绘仪器用自动调节装置，包括支撑板以及铰接于支撑板的三只可调支撑腿，支撑板的侧面设有至少两水平传感器，各水平传感器设置在支撑板上相互不平行的侧面，可调支撑腿包括动力单元，动力单元驱动可调支撑腿伸长或缩短，水平传感器与动力单元信号连接，当水平传感器检测到倾斜时，通过动力单元对相应可调支撑腿的长度进行调节，测绘仪器用自动调节装置还包括设置在支撑板上的对中调节装置以及安装在对中调节装置上的安装板，一激光装置适于安装在安装板上，激光装置适于向地面垂直发射激光，对中调节装置用于驱动安装板相对于支撑板发生平移，以使得激光装置的激光移动到与地面测站点重合的位置。

Description

一种测绘仪器用自动调节装置

技术领域

本发明涉及测绘领域，尤其涉及一种测绘仪器用自动调节装置。

背景技术

目前，在土建前期通常会采用经纬仪等仪器进行测绘，而且测绘时都会使用测绘仪器三脚架，通过三脚架对仪器进行对中与调平，对中也即使仪器的中心与地面测站点标志的中心在同一铅垂线上，调平也即并使仪器处于水平。现在通常是通过人工反复调整三脚架的三只支撑脚，进行光学对中，并使水准器气泡居中实现调平。但是在进行对中和调平时，相互干扰、影响，因此必须反复多次调节三脚架，而且反复对中和调平存在很大程度上的偶然性，调整准确度难以把控，对中和调平过程麻烦、调整难度大，严重影响测绘效率。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种测绘仪器用自动调节装置，可以自动对中与调平，减少仪器对中与调平的时间。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种测绘仪器用自动调节装置，包括支撑板以及铰接于支撑板的三只可调支撑腿，所述支撑板的侧面设有至少两水平传感器，各所述水平传感器设置在所述支撑板上相互不平行的侧面，所述可调支撑腿包括动力单元，所述动力单元驱动所述可调支撑腿伸长或缩短，所述水平传感器与所述动力单元信号连接，当所述水平传感器检测到倾斜时，通过所述动力单元对相应所述可调支撑腿的长度进行调节，所述测绘仪器用自动调节装置还包括设置在所述支撑板上的对中调节装置以及安装在所述对中调节装置上的安装板，一激光装置适于安装在所述安装板上，所述激光装置适于向地面垂直发射激光，所述对中调节装置用于驱动所述安装板相对于所述支撑板发生平移，以使得所述激光装置的激光移动到与地面测站点重合的位置。

进一步地，所述可调支撑腿包括上连接段、伸缩段以及下固定段，所述上连接段与所述支撑板铰接，所述伸缩段包括套筒以及伸缩杆，所述伸缩杆可伸缩地设置在所述套筒内，所述动力单元用于驱动所述伸缩杆沿所述套筒移动，所述动力单元为伺服电机，所述套筒和所述伸缩杆分别与所述上连接段和所述下固定段连接。

进一步地，所述可调支撑腿还包括地面定位板，所述地面定位板可转动地设置在所述下固定段的下端。

进一步地，所述对中调节装置包括第一移动单元以及安装在所述第一移动单元上的第二移动单元，所述安装板设置在所述第二移动单元上，所述第一移动单元用于驱动第二移动单元沿X轴移动，所述第二移动单元用于驱动所述安装板沿Y轴移动，X轴与Y轴相互垂直，且X轴和Y轴均与所述支撑板平面平行。

进一步地，所述安装板的中部形成第二通孔，所述支撑板的中部形成第一通孔，所述第二通孔与第一通孔相对，以使得所述激光装置产生的激光通过所述第二通孔和所述第一通孔射到地面。

进一步地，所述第一移动单元包括两第一丝杆以及第一驱动马达，两所述第一丝杆沿X轴相互平行地设置在所述第一通孔的两侧，所述第一驱动马达通过齿轮组带动两所述第一丝杆同步转动，所述第一丝杆上间隔地设有两第一滑块，当所述第一丝杆转动时，各所述第一滑块沿X轴移动，所述第二移动单元包括两第二丝杆以及第二驱动马达，两所述第二丝杆安装在各所述第一滑块上，从而两所述第二丝杆与两所述第一丝杆呈“井”字形，所述第二驱动马达通过齿轮组带动两所述第二丝杆同步转动，所述第二丝杆上设有第二滑块，当所述第二丝杆转动时，所述第二滑块沿Y轴移动，所述安装板设置在各所述第二滑块上，且两所述第二丝杆处于所述第二通孔的两侧。

进一步地，所述的测绘仪器用自动调节装置还包括对中识别装置，其用于检测所述激光装置发出的激光与地面测站点标志是否重合，所述对中识别装置与所述对中调节装置信号连接，从而所述对中识别装置根据识别到的激光与地面测站点标志的相对位置，控制所述对中调节装置的运行，以通过所述对中调节装置移动所述安装板。

进一步地，所述对中识别装置包括摄像模块以及图像处理模块，所述摄像模块用于获取地面测站点以及激光的图像，所述图像处理模块用于处理所述摄像模块获得的图像、识别图中的激光点以及地面测站点是否重合，所述图像处理模块与所述第一驱动马达和所述第二驱动马达信号连接，当所述图像处理模块识别到激光点与地面测站点不重合时，发出信号使所述第一驱动马达和/或所述第二驱动马达启动带动所述安装板移动，直至激光与地面测站点重合。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)本发明将调平与对中分为两个互不干扰的过程，完全避免了调平过程与对中过程的相互干扰，降低了调平与对中的复杂性；

(2)本发明的调平和对中均通过仪器进行自动调节，提高了调整精度与调整效率。

附图说明

图1为本发明的一个优选实施例的示意图；

图2为本发明的一个优选实施例的部分示意图；

图3为本发明的一个优选实施例的示意图；

图4为本发明的一个优选实施例的示意图，显示了激光与地面测站点重合；

图5为本发明的一个优选实施例的控制系统的示意图，并显示了控制系统与其他部件之间的关系。

图中：1、可调支撑腿；11、上连接段；12、伸缩段；121、动力单元；122、套筒；123、伸缩杆；13、下固定段；14、地面定位板；2、支撑板；20、第一通孔；21、水平传感器；3、安装板；30、第二通孔；4、激光装置；5、对中识别装置；51、摄像模块；52、图像处理模块；6、对中调节装置；61、第一移动单元；611、第一丝杆；612、第一驱动马达；613、第一滑块；62、第二移动单元；621、第二丝杆；622、第二驱动马达；623、第二滑块；7、控制系统；71、开关模块；72、伸缩控制模块；73、对中控制模块。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1、2所示，本发明的测绘仪器用自动调节装置包括：三只可调支撑腿1、支撑板2、安装板3、激光装置4、对中识别装置5以及对中调节装置6。

可调支撑腿1用于调节支撑板2达到水平。

安装板3通过对中调节装置6安装在支撑板2上，以使得支撑板2水平时，安装板3也水平。

激光装置4安装在安装板3上，当安装板3水平时，激光装置4适于垂直地向地面发出激光。激光装置4可以是测绘仪器上的激光装置，也可以是单独的激光装置。激光装置4包括激光发射模块和激光测距模块，所述激光发射模块用于发射激光，所述激光测距模块用于测量激光发射模块到地面的距离，从而可以得到安装板3的高度，进而得到安装板3上仪器的高度。激光装置4适于与仪器信号连接，从而将测得的高度数据传输至仪器。

对中识别装置5用于检测激光装置4发出的激光与地面测站点标志是否重合。对中调节装置6用于驱动安装板3相对于支撑板2发生平移，使激光装置4发出的激光移动到与地面测站点标志重合的位置。

进一步地，支撑板2的侧面设有至少两个水平传感器21，各个水平传感器21设置在支撑板2上相互不平行的侧面，当各个水平传感器21均检测为水平时，支撑板2达到水平。

可调支撑腿1通过动力单元121驱动其伸缩，动力单元121与水平传感器21信号连接，当水平传感器21检测到倾斜时，控制与其相邻的可调支撑腿1伸长或缩短，直到该水平传感器21检测为水平时，可调支撑腿1停止伸长或缩短。

值得一提的是，各个水平传感器21依次对可调支撑腿1进行控制，从而保证了调平的效率。一侧的水平传感器21先将支撑板2的一侧调整水平，然后另一水平传感器21将支撑板2的另一侧调整水平，如此调节，直到所有的水平传感器21均水平。

进一步地，可调支撑腿1包括上连接段11、伸缩段12以及下固定段13。上连接段11与支撑板2球铰接，从而可调支撑腿1可任意角度转动；下固定段13适于插入地面内；伸缩段12包括动力单元121、套筒122以及伸缩杆123，伸缩杆123可伸缩地设置在套筒122内，动力单元121设置在套筒122内，用于驱动伸缩杆123沿套筒122移动，套筒122和伸缩杆123分别与上连接段11和下固定段13连接，从而当伸缩杆123相对于套筒122伸缩时，上连接段11与下固定段13之间的距离改变，也即实现了可调支撑腿1的伸缩。

优选地，动力单元121为伺服电机，由于伺服电机可以精确控制伸缩杆123移动的距离，从而保证了调整的精确度。

优选地，可调支撑腿1还包括地面定位板14，地面定位板14可转动地设置在下固定段13的下端，当下固定段13的下端插入地面后，地面定位板14可转动到与地面贴合的位置，通过在地面定位板14上放置重物，可以防止在地面较为松软时下固定段13的下沉，同时也提高了可调支撑腿1的稳定性。

进一步地，对中调节装置6包括第一移动单元61以及第二移动单元62。第一移动单元61沿X轴可移动地设置在支撑板2上，第二移动单元62沿Y轴可移动地设置在第一移动单元61上，X轴与Y轴相互垂直，且X轴和Y轴均与支撑板2平面平行，安装板3安装在第二移动单元62上，从而通过第一移动单元61和第二移动单元62，实现对安装板3水平位置的调整，也即实现了激光射在地面上位置的调整。

优选地，支撑板2的中部与安装板3的中部相对地形成第一通孔20以及第二通孔30，安装在安装板3上的激光装置4的激光可通过第一通孔20和第二通孔30射到地面上。

第一移动单元61包括两第一丝杆611，两第一丝杆611沿X轴相互平行地设置在第一通孔20的两侧，第一驱动马达612通过齿轮组带动两第一丝杆611同步转动，第一丝杆611上间隔地设有两第一滑块613，当第一丝杆611转动时，各第一滑块613沿第一丝杆611同步移动。

第二移动单元62包括两第二丝杆621，第二丝杆621的两端通过轴承可转动地设置在两个不同第一丝杆611的第一滑块613上，使得第二丝杆621与第一丝杆611相互垂直，从而当第一驱动马达612驱动两第一丝杆611转动时，两第二丝杆621在第一滑块613的带动下沿X轴平移。

第二驱动马达622通过齿轮组带动两第二丝杆621同步转动，第二丝杆621上设有第二滑块623，当第二丝杆621转动时，第二滑块623沿第二丝杆621同步移动。安装板3设置在各第二滑块623上，以使得两第二丝杆621处于第二通孔30的两侧，当第二驱动马达622驱动两第二丝杆621转动时，安装板3在第二滑块623的带动下沿Y轴平移。

两第一丝杆611与两第二丝杆621之间形成矩形的空间，该矩形空间位于第一通孔20与第二通孔30之间，从而对中调节装置6不会影响激光垂直射到地面。

进一步地，对中识别装置5包括摄像模块51以及图像处理模块52，所述摄像模块51用于获取地面测站点以及激光的图像，所述图像处理模块52用于处理所述摄像模块51获得的图像、识别图中的激光点以及地面测站点、并判断两者是否重合。所述图像处理模块52与第一驱动马达612和第二驱动马达622信号连接，当所述图像处理模块52识别到激光点与地面测站点不重合时，使第一驱动马达612和/或第二驱动马达622启动，带动安装板3以及激光装置4平移相应的距离。

所述摄像模块51设置在激光装置4附近，由于地面测站点具有明显的圆心特征，所述图像处理模块52可以从图像中准确地识别出地面测站点的圆心；此外，激光射在地面上的颜色以及形状也较为突出，通过灰度分析，也可以顺利从图像中识别出激光点；所述图像处理模块52判断地面测站点的圆心与激光点是否重合，若不重合，所述图像处理模块52根据地面测站点的圆心与激光点的相对位置判断需要进行X轴方向的移动还是Y轴方向的移动；此外，由于激光装置4可以测量出其高度，因此所述摄像模块51的高度已知，根据不同高度时的拍摄比例，可以计算出需要在X轴以及Y轴移动的距离，然后第一驱动马达612和第二驱动马达622驱动安装板3以及激光装置4移动相应的距离，使得激光对准地面测站点。

本发明还包括控制系统7，所述控制系统7包括开关模块71、伸缩控制模块72以及对中控制模块73。所述伸缩控制模块72分别与各水平传感器21和各动力单元121信号连接，水平传感器21将检测到的信号输入到所述伸缩控制模块72，所述伸缩控制模块72根据水平传感器21的信号控制相应的动力单元121的启动或关闭。

所述对中控制模块73分别与所述伸缩控制模块72、所述摄像模块51、所述图像处理模块52、第一驱动马达612、第二驱动马达622信号连接，所述对中控制模块73用于协调各个模块的运行，当所述伸缩控制模块72调整到水平后，启动所述摄像模块51，所述图像处理模块52处理所述摄像模块51的图像后，计算出需要移动的方向以及距离，根据需要移动的方向以及距离，控制第一驱动马达612以及第二驱动马达622的开启以及关闭。

所述开关模块71用于控制所述伸缩控制模块72的启动与否。

本发明的测绘仪器用自动调节装置的工作流程如下：

将各可调支撑腿1打开到合适的角度，并将下固定段13安装在地面；

将仪器安装在安装板3上，此时激光装置4发出的与第二通孔30和第一通孔20相对；

通过所述开关模块71，开启所述伸缩控制模块72，第一个水平传感器21将检测到的信号发送至所述伸缩控制模块72，所述伸缩控制模块72控制相应的动力单元121启动，使可调支撑腿1伸长或缩短，当水平传感器21检测到水平时，所述伸缩控制模块72关闭动力单元121，相应的可调支撑腿1调节到位，然后第二个水平传感器21继续进行上述流程，直至所有的水平传感器21均水平；

各水平传感器21均调节水平后，所述对中控制模块73开启，其控制所述摄像模块51获取激光与地面测站点的图像，然后所述图像处理模块52根据获取的图片识别激光与地面测站点的圆心，所述对中控制模块73判断激光与地面测站点的相对位置，并根据所述摄像模块51的高度计算出激光实际应该移动的距离，然后控制第一驱动马达612和第二驱动马达622带动安装板3移动相应的距离，使得激光对准地面测站点的中心。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种测绘仪器用自动调节装置，包括支撑板以及铰接于支撑板的三只可调支撑腿，其特征在于，所述支撑板的侧面设有至少两水平传感器，各所述水平传感器设置在所述支撑板上相互不平行的侧面，所述可调支撑腿包括动力单元，所述动力单元驱动所述可调支撑腿伸长或缩短，所述水平传感器与所述动力单元信号连接，当所述水平传感器检测到倾斜时，通过所述动力单元对相应所述可调支撑腿的长度进行调节，所述测绘仪器用自动调节装置还包括设置在所述支撑板上的对中调节装置以及安装在所述对中调节装置上的安装板，一激光装置适于安装在所述安装板上，所述激光装置适于向地面垂直发射激光，所述对中调节装置用于驱动所述安装板相对于所述支撑板发生平移，以使得所述激光装置的激光移动到与地面测站点重合的位置；

所述对中调节装置包括第一移动单元以及安装在所述第一移动单元上的第二移动单元，所述安装板设置在所述第二移动单元上，所述第一移动单元用于驱动第二移动单元沿X轴移动，所述第二移动单元用于驱动所述安装板沿Y轴移动，X轴与Y轴相互垂直，且X轴和Y轴均与所述支撑板平面平行；

所述安装板的中部形成第二通孔，所述支撑板的中部形成第一通孔，所述第二通孔与第一通孔相对，以使得所述激光装置产生的激光通过所述第二通孔和所述第一通孔射到地面；

所述第一移动单元包括两第一丝杆以及第一驱动马达，两所述第一丝杆沿X轴相互平行地设置在所述第一通孔的两侧，所述第一驱动马达通过齿轮组带动两所述第一丝杆同步转动，所述第一丝杆上间隔地设有两第一滑块，当所述第一丝杆转动时，各所述第一滑块沿X轴移动，所述第二移动单元包括两第二丝杆以及第二驱动马达，两所述第二丝杆安装在各所述第一滑块上，从而两所述第二丝杆与两所述第一丝杆呈“井”字形，所述第二驱动马达通过齿轮组带动两所述第二丝杆同步转动，所述第二丝杆上设有第二滑块，当所述第二丝杆转动时，所述第二滑块沿Y轴移动，所述安装板设置在各所述第二滑块上，且两所述第二丝杆处于所述第二通孔的两侧。

2.根据权利要求1所述的测绘仪器用自动调节装置，其特征在于，所述可调支撑腿包括上连接段、伸缩段以及下固定段，所述上连接段与所述支撑板铰接，所述伸缩段包括套筒以及伸缩杆，所述伸缩杆可伸缩地设置在所述套筒内，所述动力单元用于驱动所述伸缩杆沿所述套筒移动，所述动力单元为伺服电机，所述套筒和所述伸缩杆分别与所述上连接段和所述下固定段连接。

3.根据权利要求2所述的测绘仪器用自动调节装置，其特征在于，所述可调支撑腿还包括地面定位板，所述地面定位板可转动地设置在所述下固定段的下端。

4.根据权利要求1所述的测绘仪器用自动调节装置，其特征在于，还包括对中识别装置，其用于检测所述激光装置发出的激光与地面测站点标志是否重合，所述对中识别装置与所述对中调节装置信号连接，从而所述对中识别装置根据识别到的激光与地面测站点标志的相对位置，控制所述对中调节装置的运行，以通过所述对中调节装置移动所述安装板。

5.根据权利要求4所述的测绘仪器用自动调节装置，其特征在于，所述对中识别装置包括摄像模块以及图像处理模块，所述摄像模块用于获取地面测站点以及激光的图像，所述图像处理模块用于处理所述摄像模块获得的图像、识别图中的激光点以及地面测站点是否重合，所述图像处理模块与所述第一驱动马达和所述第二驱动马达信号连接，当所述图像处理模块识别到激光点与地面测站点不重合时，发出信号使所述第一驱动马达和/或所述第二驱动马达启动带动所述安装板移动，直至激光与地面测站点重合。

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