CN111649708A - 一种山地坡长测量仪及测量方法 - Google Patents

一种山地坡长测量仪及测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种山地坡长测量仪，包括小车本体，小车本体上分别设置无线信号收发器、微处理器和显示屏，微处理器与无线信号收发器和显示屏均连接，小车本体的侧面还设置有车轮，还包括与无线信号收发器无线连接的遥控，车轮上连接有里程测量装置，里程测量装置与微处理器连接；本发明还公开了一种测量坡长的方法，本发明的坡长测量仪结构简单，测量结果准确，同时使用本发明的测量方法，通过两种不同脉冲速度算法的结合对比，增加了里程脉冲受到突发性干扰时的过滤作用，提高了测量精度。

Description

一种山地坡长测量仪及测量方法
技术领域
本发明属于办公长度测量技术领域，具体涉及一种山地坡长测量仪及测量方法。
背景技术
目前对坡长的测量方法主要包括室内工作和野外工作两种主要办法，室内法包括：GIS软件提取法、地形图矢量绘制法等；室外方法包括全站仪测量法、皮尺测量法等。GIS软件提取法是基于DEM或数字地形图进行的，需进行地形图矢量化并生成DEM或网上直接下载DEM作为数据源，受数据精度影响，对地面实际情况的反映情况也存在差异；其次是提取方法较多，主要分为单流向提取法以及多流向提取法两大方法，均需要进行精度验证。因此，此方法受地形图或DEM精度、提取方法的影响很大，存在较多错误，需要大量的精度验证，工序繁多，耗时长。
发明内容
本发明的目的是提供一种山地坡长测量仪，解决了现有现有方法测量坡长时精度不高的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种山地坡长测量仪，包括小车本体，小车本体上分别设置无线信号收发器、微处理器和显示屏，微处理器与无线信号收发器和显示屏均连接，小车本体的侧面还设置有车轮，还包括与无线信号收发器无线连接的遥控，车轮上连接有里程测量装置，里程测量装置与微处理器连接。
里程测量装置包括设置在任意一个车轮一侧的通用盘，通用盘与车轮平行，通用盘上呈放射状均匀分布开设有多条贯通的弧形槽，弧形槽内设置有螺纹连接件，螺纹连接件的一端连接有轮胎螺母，车轮与通用盘通过轮胎螺母连接，螺纹连接件的另一端通过螺栓与通用盘连接，通用盘上远离车轮的侧面上设置有水平的阶梯轴，阶梯轴的端部固定设置有编码器，编码器与微处理器电性连接，阶梯轴上还装设有连接环，连接环位于通用盘与编码器之间的轴段上，阶梯轴与连接环之间装有滚动轴承，连接环上设置有竖直向上的导向杆，导向杆上设置有水平的导向板，导向板的侧面与小车本体抵接。
优选地，导向杆上缠绕设置有两段弹簧，两段弹簧分别位于导向板的两侧。
优选地，编码器上设置有保护壳。
优选地，编码器的型号为ES40S6。
本发明还公开了一种山地坡长测量方法，该方法基于如上所述的一种山地坡长测量仪，具体包括如下步骤：
步骤1、在小车本体的轮子上装里程测量装置，然后通过遥控控制小车本体从坡上开始跑动，观察并让小车从坡顶至坡底作直线运动；
步骤2、小车本体在工作时，里程测量装置上的编码器实时采集脉冲数；
步骤3、小车本体上的微处理器对步骤2采集到的脉冲数进行处理得到小车的脉冲速度值S和行驶里程L；
步骤3具体包括下列步骤:
步骤3.1、当采集到的脉冲信号为下降沿时，微处理器产生中断信号，微处理器的处理函数记录下列参数：里程脉冲数n、最后一次里程脉冲信号出现下降沿的时间点t、最后一次脉冲的周期T,其中，T＝tn-tn-1,T的单位为秒；
步骤3.2、通过比较均值法计算当前实时脉冲速度Sa，Sa＝DT/DC；
其中，DT为此次计算实时脉冲速度与上次计算时的时间差，DT＝tcur–tlast；tcur为此次计算实时脉冲速度的时间；tlast为上次计算实时脉冲速度的时间；
DC为两次计算时的脉冲增加数，DC＝Ccur–Clast；Ccur为此次计算时的脉冲总数；Clast为上一次计算时的脉冲总数；
采用周期算法计算当前实时脉冲速度ST，ST＝1/T；
步骤3.3、通过步骤3.2得到的当前实时脉冲速度Sa和当前实时脉冲速度ST，判定当前的实时脉冲速度值S，判断依据如下：
如果Sa-ST的绝对值大于设定值P，则表明误差太大，不更新脉冲速度值S，结束此次脉冲速度更新；
如果判断Sa大于设定值P时，将S更新为当前实时脉冲速度Sa；否则，将S更新为当前实时脉冲速度ST；
步骤3.4、通过步骤3.4得到的脉冲速度值S计算行驶里程L。
优选的，步骤3.3中的P＝7。
优选的，步骤3.3中的P＝90
本发明的有益效果是：
1、本发明的坡长测量仪，通用盘与车轮通过轮胎螺母可拆卸连接，因此里程测量装置能适用不同型号的小车，保证了装置的通用性；其次，适用的编码器是光电编码器，编码器11的型号为ES40S6，其测量精度高；
2、本发明的坡长测量方法，通过两种不同脉冲速度算法(均值法求脉冲速度和周期法求脉冲速度)的结合对比，增加了里程脉冲受到突发性干扰时的过滤作用，提高了测量精度；
3、本发明的坡长测量方法，当脉冲速度较低时，采用脉冲周期计算得的频率作为脉冲速度，巧妙地避开了频率低时平均脉冲速度计算带来的误差，提高了测量精度。
附图说明
图1是本发明一种山地坡长测量仪的整体结构示意图；
图2是本发明一种山地坡长测量仪中通用盘的结构示意图。
图中，1.小车本体，2.微处理器，3.无线信号收发器，4.车轮，5.显示屏，6.通用盘，7.弧形槽，8.连接件，9.轮胎螺母，10.阶梯轴，11.编码器，12.连接环，13.滚动轴承，14.导向杆，15.导向板，16.弹簧，17.保护壳。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。下列实施例仅用于更加清楚的说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护方案。
一种山地坡长测量仪及测量装置，如图1-2所示，包括小车本体1，小车本体1上分别设置无线信号收发器3、微处理器2和显示屏5，微处理器2与无线信号收发器3和显示屏5均连接，小车本体1的侧面还设置有车轮4，还包括与无线信号收发器3无线连接的遥控，车轮4上连接有里程测量装置，里程测量装置与微处理器17连接。遥控控制小车本体1的启停，并在实际测量时，尽量保证小车本体1进行直线运动，尽量减少走弯路。
里程测量装置包括设置在任意一个车轮4一侧的通用盘6，通用盘6与车轮4平行，通用盘6上呈放射状均匀分布开设有多条贯通的弧形槽7，弧形槽7内设置有螺纹连接件8，螺纹连接件8的一端连接有轮胎螺母9，车轮4与通用盘6通过轮胎螺母9连接，螺纹连接件8的另一端通过螺栓9与通用盘6连接，小车本体1运动时，车轮4开始滚动，通用盘6也跟着开始运动，通用盘6上远离车轮4的侧面上设置有水平的阶梯轴10，阶梯轴10的端部固定设置有编码器11，编码器11与微处理器2电性连接，阶梯轴10上还装设有连接环12，连接环12位于通用盘6与编码器11之间的轴段上，阶梯轴10与连接环12之间装有滚动轴承13，连接环12上设置有竖直向上的导向杆14，导向杆14上设置有水平的导向板15，导向板15的侧面与所述小车本体1抵接,保证其稳定性。
编码器11上设置有保护壳17，编码器11的型号为ES40S6，ES40S6光电编码器每转动一周能够产生3000个脉冲信号，这样在转动时就可以精确进行计算里程。经过测试，本发明的光电编码器的实时里程测量时误差仅为每一百米有1.5毫米的误差，这种精确程度远高于现在的里程测量机构。
导向杆14上缠绕设置有两段弹簧16，两段弹簧16分别位于导向15的两侧。上下两段弹簧保证了测量精度。
原理：遥控控制小车本体1的启停，当需要测量坡长时，将小车本体1从坡顶滑下，车轮4滚动时，带动通用盘6开始滚动，通用盘6转动的同时编码器11开始产生脉冲信号，微处理器2接收到编码器11产生的脉冲信号，计算得到小车的里程；最后计算得到的里程数可以在显示屏5显示，方便测量人员读取。
一种山地坡长测量方法，包括下列步骤：
步骤1、在小车本体(1)的轮子上装里程测量装置，然后通过遥控控制小车本体1从坡上开始跑动，观察并让小车从坡顶至坡底作直线运动；
步骤2、小车本体1在工作时，里程测量装置上的编码器11实时采集脉冲数；
步骤3、小车本体1上微处理器2对步骤2采集到的脉冲数进行处理得到小车的脉冲速度值S和行驶里程L，具体包括下列步骤:
步骤3.1、当采集到的脉冲信号为下降沿时，微处理器2产生中断信号，微处理器2的处理函数记录下列参数：里程脉冲数n、最后一次里程脉冲信号出现下降沿的时间点t、最后一次脉冲的周期T，其中，T＝tn-tn-1,T的单位为秒；
步骤3.2、通过均值法计算实时脉冲速度Sa，Sa＝DT/DC；
其中，DT为此次计算实时脉冲速度与上次计算时的时间差，DT＝tcur–tlast；tcur为此次计算实时脉冲速度的时间；tlast为上一次计算实时脉冲速度的时间；DC为两次计算时的脉冲增加数，DC＝Ccur–Clast；Ccur为此次计算时的脉冲总数；Clast为上次计算时的脉冲总数；
采用周期算法计算当前实时脉冲速度ST，ST＝1/T；
步骤3.3、通过步骤3.2得到的当前实时脉冲速度Sa和当前实时脉冲速度ST，判定当前的实时脉冲速度值S,判断依据如下：
如果Sa-ST的绝对值大于设定值P,则表明误差太大，不更新脉冲速度值S，结束此次脉冲速度更新,其中p＝7；
如果判断Sa大于设定值P时,将S更新为当前实时脉冲速度Sa；否则，将S更新为当前实时脉冲速度ST,其中p＝90；
步骤3.4、通过步骤3.4得到的脉冲速度值S计算行驶里程L；
以上所述的实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见的得到的技术方案的简单变化或者等效替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种山地坡长测量仪，其特征在于，包括小车本体(1)，所述小车本体(1)上分别设置无线信号收发器(3)、微处理器(2)和显示屏(5)，所述微处理器(2)与无线信号收发器(3)和显示屏(5)均连接，所述小车本体(1)的侧面还设置有车轮(4)，还包括与所述无线信号收发器(3)无线连接的遥控，所述车轮(4)上连接有里程测量装置，所述里程测量装置与所述微处理器(17)连接。
2.根据权利要求1所述的一种山地坡长测量仪，其特征在于，所述里程测量装置包括设置在任意一个车轮(4)一侧的通用盘(6)，所述通用盘(6)与所述车轮(4)平行，所述通用盘(6)上呈放射状均匀分布开设有多条贯通的弧形槽(7)，所述弧形槽(7)内设置有螺纹连接件(8)，所述螺纹连接件(8)的一端连接有轮胎螺母(9)，所述车轮(4)与所述通用盘(6)通过轮胎螺母(9)连接，所述螺纹连接件(8)的另一端通过螺栓(9)与所述通用盘(6)连接，所述通用盘(6)上远离所述车轮(4)的侧面上设置有水平的阶梯轴(10)，所述阶梯轴(10)的端部固定设置有编码器(11)，所述编码器(11)与所述微处理器(2)电性连接，所述阶梯轴(10)上还装设有连接环(12)，所述连接环(12)位于所述通用盘(6)与编码器(11)之间的轴段上，所述阶梯轴(10)与连接环(12)之间装有滚动轴承(13)，所述连接环(12)上设置有竖直向上的导向杆(14)，所述导向杆(14)上设置有水平的导向板(15)，所述导向板(15)的侧面与所述小车本体(1)抵接。
3.根据权利要求2所述的一种山地坡长测量仪，其特征在于，所述导向杆(14)上缠绕设置有两段弹簧(16)，两段所述弹簧(16)分别位于所述导向板(15)的两侧。
4.根据权利要求2所述的一种山地坡长测量仪，其特征在于，所述编码器(11)上设置有保护壳(17)。
5.根据权利要求2所述的一种山地坡长测量仪，其特征在于，所述编码器(11)的型号为ES40S6。
6.一种山地坡长测量方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤1、在小车本体(1)的轮子上装里程测量装置，然后通过遥控控制小车本体(1)从坡上开始跑动，观察并让小车从坡顶至坡底作直线运动；
步骤2、所述小车本体(1)在工作时，所述里程测量装置上的编码器(11)实时采集脉冲数；
步骤3、所述小车本体(1)上的微处理器(2)对步骤2采集到的脉冲数进行处理得到小车的脉冲速度值S和行驶里程L。
7.根据权利要求6所述的一种山地坡长测量方法，其特征在于，所述步骤3具体包括下列步骤:
步骤3.1、当采集到的脉冲信号为下降沿时，所述微处理器(2)产生中断，所述微处理器(2)的处理函数记录下列参数：里程脉冲数n、最后一次脉冲信号出现下降沿的时间点t、最后一次脉冲的周期T,其中，T＝tn-tn-1,T的单位为秒；
步骤3.2、通过均值法计算当前实时脉冲速度Sa，Sa＝DT/DC；
其中，DT为此次计算实时脉冲速度距上次计算时的时间差，DT＝tcur–tlast；tcur为此次计算实时脉冲速度的时间；tlast为上一次计算实时脉冲速度的时间；
DC为两次计算时的脉冲增加数，DC＝Ccur–Clast；Ccur为此次计算时的脉冲总数；Clast为上次计算时的脉冲总数；
采用周期算法计算当前实时脉冲速度ST，ST＝1/T；
步骤3.3、通过通过步骤3.2得到的当前实时脉冲速度Sa和当前实时脉冲速度ST，判定当前的实时脉冲速度值S，具体判定如下：
如果Sa-ST的绝对值大于设定值P，不更新脉冲速度值S，结束此次脉冲速度更新；
如果判断Sa大于设定值P，将S更新为当前实时脉冲速度Sa；否则，将S更新为当前实时脉冲速度ST；
步骤3.4、通过步骤3.4得到的脉冲速度值S计算行驶里程L。
8.根据权利要求7所述的一种山地坡长测量方法，其特征在于，所述步骤3.3中的P＝7。
9.根据权利要求7所述的一种山地坡长测量方法，其特征在于，所述步骤3.3中的P＝90。
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