CN109855609A - 一种自动全站仪以及对焦方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及测距仪器技术领域，具体涉及一种全站仪以及对焦方法，包括视镜主体，所述视镜主体包括壳体、物镜、目镜、分光棱镜、激光发射器和至少四个的检测器；所述物镜和目镜互为对象设置在壳体上，所述分光棱镜位于物镜和目镜之间；所述激光发射器位于分光棱镜的侧边；所述检测器以物镜中心线呈圆周阵列环设在物镜的侧边的壳体上；所述检测器包括滤镜与检测块，所述滤镜位于检测块的上方；所述检测块表面与物镜表面平行；本发明通过至少四个的圆周阵列排列的检测器进行获取激光发射器照射目标物产生的发生信息，将数据取平均值，从而提升对焦的准确性；通过激光发射器的使用，能够通过目标物的反射，无需使用反光棱镜的使用。
Description
技术领域
本发明涉及测距仪器技术领域，具体涉及一种全站仪以及对焦方法。
背景技术
全站仪，即全站型电子测距仪，是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离、高差测量功能于一体的测绘仪器系统，因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪，广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域；目前对使用的各种全站仪的自动化程度均很高，无论从软件还是硬件均已做到很强的功能，但仍然不能做到精密全自动施测，其主要原因是仍须人工精确照准，这不仅降低了全站仪的自动化程度，而且给施测的成果带入了许多人为的误差。
全站仪的望远镜实现了视准轴、测距光波的发射、接收光轴同轴化。同轴化的基本原理是：在望远物镜与调焦透镜间设置分光棱镜系统，通过该系统实现望远镜的多功能，即既可瞄准目标，使之成像于十字丝分划板，进行角度测量。同时其测距部分的外光路系统又能使测距部分的光敏二极管发射的调制红外光在经物镜射向反光棱镜后，经同一路径反射回来，再经分光棱镜作用使回光被光电二极管接收；为测距需要在仪器内部另设一内光路系统，通过分光棱镜系统中的光导纤维将由光敏二极管发射的调制红外光传也送给光电二极管接收，进行而由内、外光路调制光的相位差间接计算光的传播时间，计算实测距离。但是，目前所述光敏二极管、光电二极管和分光棱镜集成设置于视镜主体内，导致视镜主体的结构复杂，加工难度大，且精度要求高，同时需要反光棱镜进行配合，进而导致成本高昂，操作复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简单，操作方便的自动全站仪。
为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案为：
一种自动全站仪，包括视镜主体，所述视镜主体包括壳体、物镜、自动对焦装置、目镜、分光棱镜、激光发射器和至少四个的检测器；
所述物镜和目镜互为对象设置在壳体上，所述分光棱镜位于物镜和目镜之间；所述自动对焦装置位于目镜与分光棱镜之间；所述激光发射器位于分光棱镜的侧边；
所述检测器以物镜中心线呈圆周阵列环设在物镜的侧边的壳体上；所述检测器包括滤镜与检测块，所述滤镜位于检测块的上方；
所述激光发射器发射的激光通过分光棱镜反射后沿物镜的中心线射出，射出的激光照射到目标物后的反射光线穿过所述滤镜由检测块接收；
所述检测块表面与物镜表面平行。
为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：
一种自动全站仪的对焦方法，包括存储器、处理器、存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序以及上述的自动全站仪，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
步骤一、激光发射器发射激光照射目标物，所述检测器获取目标物的检测数据，所述检测数据包括偏移距；
步骤二、将检测数据中最大与最小的偏移距移除，余下的偏移距求平均值获得平均偏移距；
步骤三、通过平均偏移距获得关于该目标物的对焦位置，驱动自动对焦装置根据该对焦位置执行自动对焦程序带动目镜运动实现自动对焦。
本发明的有益效果在于：通过至少四个的圆周阵列排列的检测器进行获取激光发射器照射目标物产生的发生信息，通过移除偏差值最大的两个的检测器的检测数据，将余下的数据取平均值，从而提升对焦的准确性，配合自动对焦装置从而简化对焦过程，进而避免传统全站仪的操作复杂的问题；通过激光发射器的使用，能够通过目标物的反射，无需使用反光棱镜的使用，进一步的降低全站仪的操作难度；同时外置的检测器能够降低视镜主体内部的空间布置要求，从而降低加工难度，继而实现成本的减低；检测块表面与物镜表面平行能够降低计算难度，所述计算时间，提升设备的响应速度。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的一种自动全站仪的第一方向的立体图；
图2为本发明具体实施方式的一种自动全站仪的第二方向的立体图；
图3为本发明具体实施方式的一种自动全站仪的结构简图；
标号说明：1、支架；2、视镜主体；3、物镜；4、目镜；41、调焦手轮；5、检测器；51、滤镜；52、检测块；53、检测固定件；6、分光棱镜；7、激光发射器；8、自动对焦装置；81、调节环；82、电机；83、调节块；84、对焦镜；85、滑动轴。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1以及图3，一种自动全站仪，包括视镜主体2，所述视镜主体2包括壳体、物镜3、自动对焦装置8、目镜4、分光棱镜6、激光发射器7和至少四个的检测器5；
所述物镜3和目镜4互为对象设置在壳体上，所述分光棱镜6位于物镜3和目镜4之间；所述自动对焦装置8位于目镜4与分光棱镜6之间；所述激光发射器7位于分光棱镜6的侧边；
所述检测器5以物镜3中心线呈圆周阵列环设在物镜3的侧边的壳体上；所述检测器5包括滤镜51与检测块52，所述滤镜51位于检测块52的上方；
所述激光发射器7发射的激光通过分光棱镜6反射后沿物镜3的中心线射出，射出的激光照射到目标物后的反射光线穿过所述滤镜51由检测块52接收；
所述检测块52表面与物镜3表面平行。
进一步的，所述视镜主体2还包括检测固定件53，所述检测固定件53为环形体，所述环形体开设有环形槽，所述检测器5均匀分布于环形槽内；
所述检测固定件53可拆卸连接在物镜3位于壳体的外的部分上。
从上述描述可知，通过检测固定件53，能够方便检测器5的安装与拆卸，同时环形槽能够是检测器5位于同一平面上从而更好的校准各个检测器5。
进一步的，所述自动对焦装置8包括调节环81、对焦镜84和电机82，所述调节环81转动连接在壳体内，所述调节环81上具有倾斜的条形槽，所述调节环81内部滑动轨道，所述调节环81套设在对焦镜84上，所述调节环81滑动连接在滑动轨道上，所述目镜4上设置有调节块83，所述调节块83滑动套接在条形槽内；所述电机82带动调节环81转动，所述调节环81带动对焦镜84沿目镜4的中心线运动；
所述壳体内设置有滑动轴85，所述滑动轴85与所述目镜4的中心线平行，所述对焦镜84上具有滑道，所述滑道与滑动轴85平行并套设在滑动轴85上。
进一步的，所述目镜4位于壳体的外的部分外周上具有调焦手轮41，所述调焦手轮41与调节环81连接。
进一步的，所述调焦手轮41上具有防滑条纹。
进一步的，所述自动全站仪还包括支架1，所述支架1上具有容纳视镜主体2的容纳空间；
所述壳体的两侧上分别具有固定转轴，两个的固定转轴同轴设置；所述容纳空间的侧壁上具有与两个的固定转轴对应配合的转槽；
所述视镜主体2的重心位于固定转轴中心线的沿线上。
从上述描述可知，通过将重心位于固定转轴中心线的沿线上，能够方便视镜主体2的翻转使用，提升便利性和稳定性。
一种自动全站仪的对焦方法，包括存储器、处理器、存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序以及上述的自动全站仪，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
步骤一、激光发射器7发射激光照射目标物，所述检测器5获取目标物的检测数据，所述检测数据包括偏移距；
步骤二、将检测数据中最大与最小的偏移距移除，余下的偏移距求平均值获得平均偏移距；
步骤三、通过平均偏移距获得关于该目标物的对焦位置，驱动自动对焦装置8根据该对焦位置执行自动对焦程序带动目镜4运动实现自动对焦。
进一步的，所述偏移距为反射光线与检测器5的中心线的之间的距离。
进一步的，所述“获得关于该目标物的对焦位置”具体为：
获取检测块52与滤镜51之间的距离与平均偏移距之比等于平均偏移距加上物镜3中心线至检测器5中心线距离之和与为物镜3表面至目标物的距离之比；通过已知的检测块52与滤镜51之间的距离、物镜3中心线至检测器5中心线距离和平均偏移距，获得的物镜3表面至目标物的距离为该目标物的对焦位置。
所述自动对焦程序即驱动马达将自动对焦装置8推到与之相应的距离刻度上。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过至少四个的圆周阵列排列的检测器5进行获取激光发射器7照射目标物产生的发生信息，通过移除偏差值最大的两个的检测器5的检测数据，将余下的数据取平均值，从而提升对焦的准确性，配合自动对焦装置8从而简化对焦过程，进而避免传统全站仪的操作复杂的问题；通过激光发射器7的使用，能够通过目标物的反射，无需使用反光棱镜的使用，进一步的降低全站仪的操作难度；同时外置的检测器5能够降低视镜主体2内部的空间布置要求，从而降低加工难度，继而实现成本的减低；检测块52表面与物镜3表面平行能够降低计算难度，所述计算时间，提升设备的响应速度。
实施例一
一种自动全站仪，包括视镜主体，所述视镜主体包括壳体、物镜、自动对焦装置、目镜、分光棱镜、激光发射器和至少四个的检测器；
所述物镜和目镜互为对象设置在壳体上，所述分光棱镜位于物镜和目镜之间；所述自动对焦装置位于目镜与分光棱镜之间；所述激光发射器位于分光棱镜的侧边；
所述检测器以物镜中心线呈圆周阵列环设在物镜的侧边的壳体上；所述检测器包括滤镜与检测块，所述滤镜位于检测块的上方；
所述激光发射器发射的激光通过分光棱镜反射后沿物镜的中心线射出，射出的激光照射到目标物后的反射光线穿过所述滤镜由检测块接收；
所述检测块表面与物镜表面平行。
所述视镜主体还包括检测固定件，所述检测固定件为环形体，所述环形体开设有环形槽，所述检测器均匀分布于环形槽内；
所述检测固定件可拆卸连接在物镜位于壳体的外的部分上。
所述自动对焦装置包括调节环、对焦镜和电机，所述调节环转动连接在壳体内，所述调节环上具有倾斜的条形槽，所述调节环内部滑动轨道，所述调节环套设在对焦镜上，所述调节环滑动连接在滑动轨道上，所述目镜上设置有调节块，所述调节块滑动套接在条形槽内；所述电机带动调节环转动，所述调节环带动对焦镜沿目镜的中心线运动；
所述壳体内设置有滑动轴，所述滑动轴与所述目镜的中心线平行，所述对焦镜上具有滑道，所述滑道与滑动轴平行并套设在滑动轴上。
所述目镜位于壳体的外的部分外周上具有调焦手轮，所述调焦手轮与调节环连接。所述调焦手轮上具有防滑条纹。
所述自动全站仪还包括支架，所述支架上具有容纳视镜主体的容纳空间；
所述壳体的两侧上分别具有固定转轴，两个的固定转轴同轴设置；所述容纳空间的侧壁上具有与两个的固定转轴对应配合的转槽；
所述视镜主体的重心位于固定转轴中心线的沿线上。
一种自动全站仪的对焦方法，包括存储器、处理器、存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序以及实施例一中的自动全站仪，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
步骤一、激光发射器发射激光照射目标物，所述检测器获取目标物的检测数据，所述检测数据包括偏移距；
步骤二、将检测数据中最大与最小的偏移距移除，余下的偏移距求平均值获得平均偏移距；
步骤三、获取检测块与滤镜之间的距离与平均偏移距之比等于平均偏移距加上物镜中心线至检测器中心线距离之和与为物镜表面至目标物的距离之比；通过已知的检测块与滤镜之间的距离、物镜中心线至检测器中心线距离和平均偏移距，获得的物镜表面至目标物的距离为该目标物的对焦位置，驱动自动对焦装置根据该对焦位置执行自动对焦程序带动目镜运动实现自动对焦。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种自动全站仪，其特征在于，包括视镜主体，所述视镜主体包括壳体、物镜、自动对焦装置、目镜、分光棱镜、激光发射器和至少四个的检测器；
所述物镜和目镜互为对象设置在壳体上，所述分光棱镜位于物镜和目镜之间；所述自动对焦装置位于目镜与分光棱镜之间；所述激光发射器位于分光棱镜的侧边；
所述检测器以物镜中心线呈圆周阵列环设在物镜的侧边的壳体上；所述检测器包括滤镜与检测块，所述滤镜位于检测块的上方；
所述激光发射器发射的激光通过分光棱镜反射后沿物镜的中心线射出，射出的激光照射到目标物后的反射光线穿过所述滤镜由检测块接收；
所述检测块表面与物镜表面平行。
2.根据权利要求1所述的自动全站仪，其特征在于，所述视镜主体还包括检测固定件，所述检测固定件为环形体，所述环形体开设有环形槽，所述检测器均匀分布于环形槽内；
所述检测固定件可拆卸连接在物镜位于壳体的外的部分上。
3.根据权利要求1所述的自动全站仪，其特征在于，所述自动对焦装置包括调节环、对焦镜和电机，所述调节环转动连接在壳体内，所述调节环上具有倾斜的条形槽，所述调节环内部滑动轨道，所述调节环套设在对焦镜上，所述调节环滑动连接在滑动轨道上，所述目镜上设置有调节块，所述调节块滑动套接在条形槽内；所述电机带动调节环转动，所述调节环带动对焦镜沿目镜的中心线运动；
所述壳体内设置有滑动轴，所述滑动轴与所述目镜的中心线平行，所述对焦镜上具有滑道，所述滑道与滑动轴平行并套设在滑动轴上。
4.根据权利要求3所述的自动全站仪，其特征在于，所述目镜位于壳体的外的部分外周上具有调焦手轮，所述调焦手轮与调节环连接。
5.根据权利要求4所述的自动全站仪，其特征在于，所述调焦手轮上具有防滑条纹。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的自动全站仪，其特征在于，所述自动全站仪还包括支架，所述支架上具有容纳视镜主体的容纳空间；
所述壳体的两侧上分别具有固定转轴，两个的固定转轴同轴设置；所述容纳空间的侧壁上具有与两个的固定转轴对应配合的转槽；
所述视镜主体的重心位于固定转轴中心线的沿线上。
7.一种自动全站仪的对焦方法，其特征在于，包括存储器、处理器、存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序以及权力要求1-6任意一项所述的自动全站仪，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
步骤一、激光发射器发射激光照射目标物，所述检测器获取目标物的检测数据，所述检测数据包括偏移距；
步骤二、将检测数据中最大与最小的偏移距移除，余下的偏移距求平均值获得平均偏移距；
步骤三、通过平均偏移距获得关于该目标物的对焦位置，驱动自动对焦装置根据该对焦位置执行自动对焦程序带动目镜运动实现自动对焦。
8.根据权利要求7所述的自动全站仪，其特征在于，所述偏移距为反射光线与检测器的中心线的之间的距离。
9.根据权利要求7所述的自动全站仪，其特征在于，所述“获得关于该目标物的对焦位置”具体为：
获取检测块与滤镜之间的距离与平均偏移距之比等于平均偏移距加上物镜中心线至检测器中心线距离之和与为物镜表面至目标物的距离之比；通过已知的检测块与滤镜之间的距离、物镜中心线至检测器中心线距离和平均偏移距，获得的物镜表面至目标物的距离为该目标物的对焦位置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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