CN109945790B - 一种为大型直立物体建立特征点的光学方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的为大型直立物体建立特征点的光学方法，利用三角测量的原理，通过三角形边长测量得到安装指示器的下俯角β，确定经纬仪的架设地点，安装的安装指示器下俯角空间角下俯角β的误差小。该方法寻找安装指示器的下俯角的方案可以节省时间数倍，还可以节省制造工序，利用指示器和相似三角形原理进行相邻特征点安装位置的指引，方便工程技术人员进行安装操作。

Description

一种为大型直立物体建立特征点的光学方法

技术领域

本发明涉及光学测量领域，特别设计一种为大型直立物体建立特征点的光学方法。

背景技术

风力发电是指把风的动能转为电能。风是一种没有公害的能源，利用风力发电非常环保，且能够产生的电能非常巨大，因此越来越多的国家更加重视风力发电。

风力发电所需要的装置，称作风力发电机组，这种风力发电机组，大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和铁塔三部分，在进行铁塔安装的时候，一个铁塔在地面竖起后，另一个铁塔与其空间位置相关的直立物体的放置，很难找到精确的地点。如图1所示，已知第一个铁塔参数，如何确定下一个铁塔的地点，要求其在指定特征点方位主截面内，同时保证两铁塔中心距离；再比如图2风力发电塔上的光学测量角镜，与地面激光跟踪仪或经纬仪要求在固定的角度上，当发电塔建立起来时，地面上是很难找到特征点的主截面以及跟踪仪的架设地点，会使得在铁塔等大型直立物体安装过程造成一定麻烦，不利于操作。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种为大型直立物体建立特征点的光学方法，利用安装指示器和相似三角形原理进行相邻大型直立物体安装位置的指引，方便工程技术人员进行安装操作。

一种为大型直立物体建立特征点的光学方法，预先在所述大型直立物体上配置第一特征点，沿着所述第一特征点在所述大型直立物体上配置竖直母线，包括：

在所述竖直母线上选择一点作为安装指示器的预安装位置；

在所述大型直立物体与所述竖直母线相对的一侧选取一点作为调试指示器的安装位置，所述调试指示器沿水平方向向目标直立物体的拟安装方向发射直线光，调整所述大型直立物体使得所述直线光穿过所述大型直立物体的轴线与所述竖直母线相交于第一标记点，所述直线光和所述竖直母线所在面确定为主截面，所述拟安装方向位于所述主截面内；

获取所述安装指示器的预安装位置和第一标记点之间的第一垂直距离、所述安装指示器的预安装位置和所述大型直立物体底端的第二垂直距离、以及所述大型直立物体底端与目标直立物体之间的第一水平距离；

根据相似三角形原理结合所述第一垂直距离、第二垂直距离以及第一水平距离确定所述第一标记点和第二标记点之间的第二水平距离，其中，所述第二标记点在所述直线光所在直线上；

根据所述第二水平距离在所述直线光所在直线上确定所述第二标记点的位置；

调整所述安装指示器的指示光穿过所述第二标记点则在地面投射的点确定为目标直立物体的特征点。

可选地，所述沿着所述第一特征点在所述大型直立物体上配置竖直母线，包括：

沿着所述第一特征点在所述大型直立物体的外表面上配置一条竖直母线。

可选地，所述大型直立物体至少分为第一部件及第二部件，所述在所述大型直立物体与所述竖直母线相对的一侧选取一点作为调试指示器的安装位置，所述调试指示器沿水平方向向目标直立物体的拟安装方向发射直线光，调整所述大型直立物体使得所述直线光穿过所述大型直立物体的轴线与所述竖直母线相交于第一标记点，所述直线光和所述竖直母线所在面确定为主截面，所述拟安装方向位于所述主截面内，包括：

在所述第一部件和所述第二部件的连接处与所述竖直母线相对的一侧选取一点作为调试指示器的安装位置，所述调试指示器沿水平方向向目标直立物体的拟安装方向发射直线光，调整所述大型直立物体使得所述直线光穿过所述大型直立物体的轴线与所述竖直母线相交于第一标记点，所述直线光和所述竖直母线所在面确定为主截面，所述拟安装方向位于所述主截面内。

可选地，所述根据所述第二水平距离在所述直线光所在直线上确定所述第二标记点的位置，包括：

在所述直线光的所在直线利用激光测距仪确定距离所述第一标记点的距离为第二水平距离的位置作为第二标记点。

可选地，所述安装指示器采用激光指示器，所述调试指示器采用激光器。

可选地，所述大型直立物体为铁塔或风力发电塔。

可选地，所述大型直立物体还具有安装基座，所述第二部件安装在所述安装基座上，所述第一部件安装在所述第二部件上。

可选地，所述方法还包括：

在所述竖直母线上的取第三标记点，所述第三标记点与所述大型直立物体底端之间的距离为经纬仪的高度；

获取所述第三标记点与所述第一特征点之间的第三垂直距离

获取所述经纬仪照射所述第一特征点仰角的第一角度；

根据所述第一角度和所述第三垂直距离确定所述经纬仪与所述第三标记点之间的第三水平距离，其中所述第三水平距离与所述第二水平距离相同。

可选地，所述方法还包括：

利用所述第一水平距离和所述第二垂直距离确定第二角度，所述第二角度为所述安装指示器的指示光与所述竖直母线之间的夹角。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明提出的为大型直立物体建立特征点的光学方法，利用三角测量的原理，通过三角形边长测量得到安装指示器的下俯角β，确定经纬仪的架设地点，安装的安装指示器下俯角空间角下俯角β的误差小，该方法寻找安装指示器的下俯角的方案可以节省时间数倍，还可以节省制造工序，利用指示器和相似三角形原理进行相邻特征点安装位置的指引，方便工程技术人员进行安装操作。

附图说明

图1是现有技术中安装过程的示意图；

图2是现有技术中利用光学测量角镜的示意图；

图3是本发明实施例中的为大型直立物体建立特征点的光学方法的示意图；

图4是本发明实施例中的为大型直立物体建立特征点的光学方法的示意图；

图5是本发明实施例中的为大型直立物体建立特征点的光学方法的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例中提供一种为大型直立物体建立特征点的光学方法，预先在所述大型直立物体上配置第一特征点，沿着所述第一特征点在所述大型直立物体上配置竖直母线，包括：

在所述竖直母线上选择一点作为安装指示器的预安装位置；

在所述大型直立物体与所述竖直母线相对的一侧选取一点作为调试指示器的安装位置，所述调试指示器沿水平方向向目标直立物体的拟安装方向发射直线光，调整所述大型直立物体使得所述直线光穿过所述大型直立物体的轴线与所述竖直母线相交于第一标记点，所述直线光和所述竖直母线所在面确定为主截面，所述拟安装方向位于所述主截面内；

获取所述安装指示器的预安装位置和第一标记点之间的第一垂直距离、所述安装指示器的预安装位置和所述大型直立物体底端的第二垂直距离、以及所述大型直立物体底端与目标直立物体之间的第一水平距离；

根据相似三角形原理结合所述第一垂直距离、第二垂直距离以及第一水平距离确定所述第一标记点和第二标记点之间的第二水平距离，其中，所述第二标记点在所述直线光所在直线上；

根据所述第二水平距离在所述直线光所在直线上确定所述第二标记点的位置；

调整所述安装指示器的指示光穿过所述第二标记点则在地面投射的点确定为目标直立物体的特征点。

可选地，所述沿着所述第一特征点在所述大型直立物体上配置竖直母线，包括：

沿着所述第一特征点在所述大型直立物体的外表面上配置一条竖直母线。

进一步地，所述大型直立物体至少分为第一部件及第二部件，所述在所述大型直立物体与所述竖直母线相对的一侧选取一点作为调试指示器的安装位置，所述调试指示器沿水平方向向目标直立物体的拟安装方向发射直线光，调整所述大型直立物体使得所述直线光穿过所述大型直立物体的轴线与所述竖直母线相交于第一标记点，所述直线光和所述竖直母线所在面确定为主截面，所述拟安装方向位于所述主截面内，包括：

在所述第一部件和所述第二部件的连接处与所述竖直母线相对的一侧选取一点作为调试指示器的安装位置，在所述大型直立物体与所述竖直母线相对的一侧选取一点作为调试指示器的安装位置，所述调试指示器沿水平方向向目标直立物体的拟安装方向发射直线光，调整所述大型直立物体使得所述直线光穿过所述大型直立物体的轴线与所述竖直母线相交于第一标记点，所述直线光和所述竖直母线所在面确定为主截面，所述拟安装方向位于所述主截面内，通过主截面可以将目标直立物体的安装方向先确定下来，在通过在确定距离即可找到目标直立物体的特征点。

进一步地，所述根据所述第二水平距离在所述直线光所在直线上确定所述第二标记点的位置，包括：

在所述直线光的所在直线利用激光测距仪确定距离所述第一标记点的距离为第二水平距离的位置作为第二标记点。

所述安装指示器采用激光指示器，所述调试指示器采用激光器，所述大型直立物体为铁塔或风力发电塔。

进一步地，所述大型直立物体还具有安装基座，所述第二部件安装在所述安装基座上，所述第一部件安装在所述第二部件上。

可选地，所述方法还包括：

在所述竖直母线上的取第三标记点，所述第三标记点与所述大型直立物体底端之间的距离为经纬仪的高度；

获取所述第三标记点与所述第一特征点之间的第三垂直距离

获取所述经纬仪照射所述第一特征点仰角的第一角度；

根据所述第一角度和所述第三垂直距离确定所述经纬仪与所述第三标记点之间的第三水平距离，其中所述第三水平距离与所述第二水平距离相同。

可选地，所述方法还包括：

利用所述第一水平距离和所述第二垂直距离确定第二角度，所述第二角度为所述安装指示器的指示光与所述竖直母线之间的夹角。

下面结合图3、图4及图5所示，以铁塔安装为例，对本发明提供的为大型直立物体建立特征点的光学方法进行介绍。

第一部件为第一塔部件1，第二部件为第二塔部件3，安装基座为塔基座4，在含有第一特征点D2的第一塔部件1加工过程中，沿第一特征点D配置一条竖直母线交第一塔部件1底部于Z点，同时在该竖直母线上取点B作为安装指示器7的预安装位置，在安装指示器的预安装位置B点附近布置安装指示器7(激光的延长线交于B)，第一塔部件1的底部Z点划一条轴线中心O的连线Ⅰ―Ⅲ，在Z点的对径处安装调试安装用的调试指示器8，调试指示器8发出的准直激光线过第一塔部件1的中心线，且于Ⅰ―Ⅲ平行，交竖直母线于第一标记点T点，在激光线上的任何一点与安装指示器7的预安装位置B点的连线是都在指定特征点方位主截面内，主截面用来指示目标直立物体的安装方向。

已知第二垂直距离BA、第一水平距离AC、第一垂直距离BT，由于

可求出第二水平距离TS＝AC*BT/BA，第二角度β＝arcctg(BA/AC)。

在调试安装用的调试激光器8的激光光线，使用激光测距仪在该激光光线上查找第二标记点S，当测量到T点的距离第二水平距离TS＝AC*BT/BA时，纪录第二标记点S点位置。

调试安装指示器7的预安装位置B点的安装指示器7，使其激光光线与第二标记点S重合后，固定安装指示器7，当第一塔部件1、第二塔部件3、塔基座在地面装配成型后，打开安装指示器7后，光线将清晰的指示地面上的目标直立物体的特征点C5，利用该特征点C进行大型直立物体安装指引，方便工程技术人员进行安装操作。

结合图4所示，利用经纬仪寻找可以以第一角度α为仰角照射到第一特征点D的观测点，可以理解的是，这个观测点可以在以大型直立物体的轴线为中心围成的圆圈上，再通过与主截面的配合确定出特征点C的位置，原理是这样的，图中已知特征设备经纬仪6的仰角α、DE，D点为第一特征点，E为第三标记点，E点到A点的距离即为经纬仪6本身的高度值，即观测点F的高度，EF＝DE*ctgα＝AC，已知BA、BT，由于

可求出TS＝AC*BT/BA，第二角度β＝arcctg(BA/AC)，在调试安装用的调试激光器8的激光光线，使用激光测距仪在该光线上查找第二标记点S点，当测量到T点的距离＝AC*BT/BA时，纪录S点位置，调试B点的安装指示器7，使其激光光线与S点重合后，固定安装指示器7，当第一塔部件1、第二塔部件3、塔基座在地面装配成型后，打开安装指示器7后，激光光线将清晰的指示地面上的C点特征点目标，利用该特征点C进行大型直立物体安装指引，方便工程技术人员进行安装操作。

本发明提出的为大型直立物体建立特征点的光学方法，利用三角测量的原理，通过三角形边长测量得到安装指示器的下俯角β，确定经纬仪的架设地点，安装的安装指示器下俯角空间角下俯角β的误差小，该方法寻找安装指示器的下俯角的方案可以节省时间，还可以节省制造工序。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上对本发明所提供的一种为大型直立物体建立特征点的光学方法进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种为大型直立物体建立特征点的光学方法，其特征在于，预先在所述大型直立物体上配置第一特征点，所述大型直立物体为铁塔或风力发电塔，沿着所述第一特征点在所述大型直立物体上配置竖直母线，包括：

在所述竖直母线上选择一点作为安装指示器的预安装位置；

在所述大型直立物体与所述竖直母线相对的一侧选取一点作为调试指示器的安装位置，所述调试指示器沿水平方向向目标直立物体的拟安装方向发射直线光，调整所述大型直立物体使得所述直线光穿过所述大型直立物体的轴线与所述竖直母线相交于第一标记点，所述直线光和所述竖直母线所在面确定为主截面，所述拟安装方向位于所述主截面内；

获取所述安装指示器的预安装位置和第一标记点之间的第一垂直距离、所述安装指示器的预安装位置和所述大型直立物体底端的第二垂直距离、以及所述大型直立物体底端与目标直立物体之间的第一水平距离；

根据相似三角形原理结合所述第一垂直距离、第二垂直距离以及第一水平距离确定所述第一标记点和第二标记点之间的第二水平距离，其中，所述第二标记点在所述直线光所在直线上；

根据所述第二水平距离在所述直线光所在直线上确定所述第二标记点的位置；

调整所述安装指示器的指示光穿过所述第二标记点则在地面投射的点确定为所述目标直立物体的特征点。

2.根据权利要求1所述的为大型直立物体建立特征点的光学方法，其特征在于，所述沿着所述第一特征点在所述大型直立物体上配置竖直母线，包括：

沿着所述第一特征点在所述大型直立物体的外表面上配置一条竖直母线。

3.根据权利要求1所述的为大型直立物体建立特征点的光学方法，其特征在于，所述大型直立物体至少分为第一部件及第二部件，所述在所述大型直立物体与所述竖直母线相对的一侧选取一点作为调试指示器的安装位置，所述调试指示器沿水平方向向目标直立物体的拟安装方向发射直线光，调整所述大型直立物体使得所述直线光穿过所述大型直立物体的轴线与所述竖直母线相交于第一标记点，所述直线光和所述竖直母线所在面确定为主截面，所述拟安装方向位于所述主截面内，包括：

在所述第一部件和所述第二部件的连接处与所述竖直母线相对的一侧选取一点作为调试指示器的安装位置，所述调试指示器沿水平方向向目标直立物体的拟安装方向发射直线光，调整所述大型直立物体使得所述直线光穿过所述大型直立物体的轴线与所述竖直母线相交于第一标记点，所述直线光和所述竖直母线所在面确定为主截面，所述拟安装方向位于所述主截面内。

4.根据权利要求1所述的为大型直立物体建立特征点的光学方法，其特征在于，所述根据所述第二水平距离在所述直线光所在直线上确定所述第二标记点的位置，包括：

在所述直线光的所在直线利用激光测距仪确定距离所述第一标记点的距离为第二水平距离的位置作为第二标记点。

5.根据权利要求1所述的为大型直立物体建立特征点的光学方法，其特征在于，所述安装指示器采用激光指示器，所述调试指示器采用激光器。

6.根据权利要求3所述的为大型直立物体建立特征点的光学方法，其特征在于，所述大型直立物体还具有安装基座，所述第二部件安装在所述安装基座上，所述第一部件安装在所述第二部件上。

7.根据权利要求1所述的为大型直立物体建立特征点的光学方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述竖直母线上的取第三标记点，所述第三标记点与所述大型直立物体底端之间的距离为经纬仪的高度；

获取所述第三标记点与所述第一特征点之间的第三垂直距离

获取所述经纬仪照射所述第一特征点仰角的第一角度；

根据所述第一角度和所述第三垂直距离确定所述经纬仪与所述第三标记点之间的第三水平距离，其中所述第三水平距离与所述第二水平距离相同。

8.根据权利要求1或7所述的为大型直立物体建立特征点的光学方法，其特征在于，所述方法还包括：

利用所述第一水平距离和所述第二垂直距离确定第二角度，所述第二角度为所述安装指示器的指示光与所述竖直母线之间的夹角。

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