CN113701720B - 一种用于摄影测量坐标定位的标识系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及摄影测量设备领域，具体涉及一种用于摄影测量坐标定位的标识系统，包括设有校准座的三脚架；校准座内设有微处理器、显示器、发信器和倾角检测器；校准座上设有调节组件、线激光组件和点激光组件，线激光组件测量发信器至煤壁的距离值，微处理器获取距离值，并通过发信器发送出距离值为比例标尺；点激光组件发射出三个激光点并计算光路距离，点激光组件的激光点之间的发射夹角已知；倾角检测器检测校准座顶端面的倾角信息发送至微处理器，微处理器判断倾角信息是否表示线激光位于竖直方向，若是，微处理器获取发射夹角和光路距离计算多个激光点的水平投影距离，并根据多个水平投影距离判断是否铅垂。本发明提高控制架在矿井内的适应性。

Description

一种用于摄影测量坐标定位的标识系统

技术领域

本发明涉及摄影测量设备领域，具体涉及一种用于摄影测量坐标定位的标识系统。

背景技术

摄影测量控制架是矿井摄影地质编录系统中的重要硬件设备，其主要是在采集迎头面影像信息时挂在迎头面前方的预设距离处，以作为利用软件分析迎头面数字影像时建立迎头面三维数字空间的坐标方向和比例标尺，迎头面是采煤和掘进的工作面。

现有的摄影测量控制架包括两根一米长的标志杆、挂钩、透明板、风筒和用于增加重量防止在大风力作用下倾倒的配重铁，重量约为2.5kg，使用的时候需要现场组装，用完后再拆分。在使用现有的装置对井下图像进行采集时，70％的时间用在摄影测量控制架的组装、固定和拆分操作上，严重影像矿井摄影地质编录系统的外业作业效率；标志杆的长度也较长，风筒吹动标志杆导致晃动，导致比例标尺误差；部分掘进迎头缺少方位指向激光；而且各个部件重量比较大，矿井的深度非常大直径小，矿井中的猴车不能携带长度大于一米的物体，现有的控制架携带起来非常不方便。

发明内容

本发明意在提供一种用于摄影测量坐标定位的标识系统，以解决现有装置在矿井内携带不方便的问题。

本方案中的用于摄影测量坐标定位的标识系统，包括三脚架，所述三脚架的顶部设有校准座；

所述校准座内设有微处理器、显示器、发信器和倾角检测器；

所述校准座上设有线激光组件和校准线激光铅垂方向的点激光组件，所述校准座上设有调节线激光组件和点激光组件位置的调节组件，所述线激光组件测量发信器至煤壁的距离值，所述微处理器获取线激光组件的距离值，并通过发信器发送出距离值作为比例标尺；

所述点激光组件朝着煤壁上已知坐标的导向点发射出若干个共线的激光点，所述点激光组件发射激光点的发射方向之间的发射夹角已知，所述点激光组件发射激光点后接收反射信号计算光路距离；

所述倾角检测器检测点激光组件的发射中心与水平方向的水平夹角，所述倾角检测器检测校准座顶端面的倾角信息，所述微处理器将倾角信息发送至显示器进行显示，所述微处理器判断倾角信息是否表示线激光位于竖直方向，若是，所述微处理器获取发射夹角和光路距离计算多个激光点的水平投影距离，并根据多个水平投影距离判断是否铅垂，所述微处理器将是否铅垂的判断结果发送至显示器进行显示。

本方案的有益效果是：

通过三脚架上设置校准座，通过点激光组件进行铅垂方向校准，以及线激光组件测量距离值作为比例标尺，将铅垂方向是否调节到位和校准座的倾角信息进行实时显示，更直观简单。

本方案的控制架一体化结构，并且能够调节比例标尺的长度，利用线激光组件和点激光组件进行校准、测距作为比例标尺以及目标点方位显示，无需额外携带透明板和标志杆部件，携带更方便，防止因控制架结构的尺寸受到矿井环境条件的限制而无法使用，提高控制架在矿井内的适应性。

进一步，所述微处理器根据勾股定理以水平夹角、发射夹角和光路距离为已知量计算水平投影距离，所述微处理器在任意两个水平投影距离相等时判断已调节至铅垂方向。

有益效果是：通过勾股定理以水平夹角、发射夹角和光路距离为已知量进行计算，计算量较小，能够快速判断是否铅垂。

进一步，所述水平夹角为α，所述微处理器将点激光组件所发射三个激光点的光路距离记录为OA、OB和OC，所述发射夹角分别为ψ1和ψ2，所述微处理器计算三个激光点的水平投影距离分别为：

OA`＝OA*cosα；

OB`＝OB*cos(α+ψ1)；

OC`＝OC*cos(α-ψ2)。

有益效果是：由于煤壁不是平滑铅垂的，所以，通过计算多个激光点的水平投影距离，以任意两个水平投影距离相等时为铅垂方向，三个激光点中任意两个作为铅垂的判断，调节更方便快速。

进一步，所述三脚架上可拆卸连接有调节竖直向高度的伸缩组件，所述校准座设置在伸缩组件顶端。

有益效果是：通过调节竖直向上的高度，能够调节线激光组件投射出激光线的距离，以能够在拍摄时让图像完整地呈现激光线，让控制架在矿井中的适用性更强。

进一步，所述三脚架上螺纹连接有多个旋拧螺栓，所述线激光组件和点激光组件包括安装座，所述安装座上开设有供旋拧螺栓插入的安装孔。

有益效果是：通过旋拧螺栓和安装孔对线激光组件和点激光组件进行固定，便于更换不同的线激光组件和点激光组件。

进一步，所述伸缩组件包括螺纹连接的外筒和内杆，所述外筒的顶端沿上粘接有防尘橡胶圈，所述防尘橡胶圈朝向内杆一侧上一体成型有多个齿凸。

有益效果是：通过外筒和内杆，能够便捷调节伸缩组件的长度，在调节高度过程中，防尘橡胶圈能够减少外筒内积累的灰尘，齿凸能够刮掉内杆外表面的灰尘，保持外筒和内杆旋拧时的顺畅性。

进一步，所述三脚架包括多个阻尼铰接的支腿，所述支腿外均套设有调节筒，所述调节筒上设有多个能够抵压到支腿的旋拧扣。

有益效果是：通过在三脚架多个支腿，能够适应矿井内凹凸不平的地面，以及调节线激光组件和点激光组件的高度。

进一步，所述微处理器根据方位角、已知坐标和该已知坐标的导向点处的光路距离，以勾股定理计算点激光组件所在处的绝对坐标。

有益效果是：通过已知坐标的导向点反向计算点激光组件的绝对坐标，便于准确知晓影像拍摄时的具体位置。

进一步，所述调节组件为万向节或者云台。

有益效果是：通过万向节或云台能够从多个方向上进行线激光组件和点激光组件位置的调节，使用方便。

进一步，所述三脚架和伸缩组件使用高密度材料制成。

有益效果是：通过使用高密度材料，材料质量大体积小，减小受风面积，自重大，能够增加整个结构的抗风性能。

附图说明

图1为本发明用于摄影测量坐标定位的标识系统实施例一的主视图；

图2为本发明用于摄影测量坐标定位的标识系统实施例一的原理框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明。

说明书附图中的附图标记包括：校准座1、外筒2、内杆3、支腿4、调节筒5、旋拧扣6、调节组件7、安装座8、点激光组件9、线激光组件10。

实施例一

用于摄影测量坐标定位的标识系统，如图1所示：包括三脚架，三脚架的顶部设有校准座1，校准座1为板状，三脚架上可拆卸连接有调节竖直向高度的伸缩组件，伸缩组件包括螺纹连接的外筒2和内杆3，外筒2的顶端沿上粘接有防尘橡胶圈，防尘橡胶圈朝向内杆3一侧上一体成型有多个齿凸；校准座1设置在伸缩组件顶端，即校准座1焊接在内杆3的顶端处。

三脚架包括多个阻尼铰接的支腿4，支腿4铰接在外筒2底端处，支腿4底端外均空套设有调节筒5，调节筒5的底端为锥状，调节筒5上螺纹连接有多个能够抵压到支腿4的旋拧扣6，三脚架和伸缩组件使用高密度材料制成。

如图2所示，校准座1内安装有微处理器、显示器、发信器和倾角检测器。

校准座1顶端上安装有调节线激光组件10和点激光组件9位置的调节组件7，调节组件7为万向节或者云台，万向节或云台使用现有的结构，在此不赘述；校准座1上设有线激光组件10和校准线激光铅垂方向的点激光组件9，线激光组件10，例如发射绿色激光的线激光发射器，点激光组件9可用现有的激光发射件，例如YHJ800型号产品中的激光源；三脚架上螺纹连接有多个旋拧螺栓，线激光组件10和点激光组件9包括安装座8，安装座8上开设有供旋拧螺栓插入的安装孔，安装座8焊接在调节组件7顶端上。

线激光组件10测量发信器至煤壁的距离值，发信器可以通过现有的有线方式或无线方式进行信息发送，微处理器获取线激光组件10的距离值，并通过发信器发送出距离值作为比例标尺，距离值可由后台服务器接收作为比例标尺。

点激光组件9朝着煤壁上已知坐标的导向点发射出若干个共线的激光点，点激光组件9发射激光点的发射方向之间的发射夹角已知，点激光组件9发射激光点后接收反射信号计算光路距离，发射激光后接收反射信号计算距离的计算方式为现有，例如从发送激光至接收反射信号的时长除以二后乘以传播速度即为距离。

倾角检测器检测点激光组件9的发射中心与水平方向的水平夹角，倾角检测器检测校准座1顶端面的倾角信息，倾角信息包括左侧横滚角、右侧横滚角、俯仰角，横滚角是装置顶端面左右两侧倾斜的角度，倾角为装置顶端面在前后方向上倾斜的角度，微处理器将倾角信息发送至显示器进行显示，以便于查看横滚角，将装置的顶端面调节至水平，当横滚角＝0时，装置的顶端面调节至水平。

微处理器判断倾角信息是否表示线激光位于竖直方向，若倾角信息表示线激光位于竖直方向上，微处理器获取发射夹角和光路距离计算多个激光点的水平投影距离，并根据多个水平投影距离判断安装座8的顶端面是否铅垂，微处理器将是否铅垂的判断结果发送至显示器进行显示；微处理器根据勾股定理以水平夹角、发射夹角和光路距离为已知量计算水平投影距离，微处理器在任意两个水平投影距离相等时判断已调节至铅垂方向，当无水平投影距离相等时，调节俯仰角至等于0。

水平夹角为α，微处理器将点激光组件9所发射三个激光点的光路距离记录为OA、OB和OC，发射夹角分别为ψ1和ψ2，两个发射夹角相等，发射夹角位于14°-16°之间，微处理器计算三个激光点的水平投影距离分别为：

OA`＝OA*cosα；

OB`＝OB*cos(α+ψ1)；

OC`＝OC*cos(α-ψ2)，当OA`＝OB`，或者OA`＝OC`，或者OB`＝OC`时，微处理器判断已调节至铅垂方向。

具体实施过程如下：

在进行摄影测量时，将三脚架放置在迎头面前方的预设距离处，例如迎头面前方两米处，调节每个支腿4上的调节筒5位置，位置调节完成之后，通过旋拧扣6抵压住支腿4进行限位，初步调节三脚架的高度，并让三脚架稳定地立在迎头面前方的地面上。再旋拧外筒2和内杆3，调节校准座1的高度。通过调节组件7调节装置顶端的保持水平，调节过程中，由倾角检测器对装置顶端的倾角信息并在显示器上进行显示，供查看，以将装置顶端调节至处于水平状态。同时，由倾角传感器检测点激光组件9发射中心与水平方向的水平夹角，让微处理器根据水平夹角、光路距离和发射夹角计算多个激光点发射后在水平方向上的水平投影距离，当任意两个激光点的水平投影距离相等时，判断装置调节至铅垂方向。

本实施例一通过计算多个激光点的水平投影距离，以任意两个水平投影距离相等时为铅垂方向，三个激光点中任意两个作为铅垂的判断，调节更方便快速。且与现有控制架相比，一体化结构，节省现场使用时的安装时间，整体尺寸较小，不会受到矿井环境的限制，便于携带。

实施例二

与实施例一的区别在于，微处理器根据水平夹角、方位角、已知坐标和该已知坐标的导向点处的光路距离，以勾股定理计算点激光组件9所在处的绝对坐标，已知坐标为(x，y，z)，光路距离为L，方位角为β，方位角是导向点与点激光组件9所在处连线与正北方向的夹角，根据勾股定理计算得到点激光组件9所在处预导向点的三维坐标差值分别为Δx＝-L*sinβ，Δy＝-L*cosβ，Δz＝L*sinα，那么点激光组件9所在处的绝对坐标为(x+Δx，y+Δy，z+Δz)；微处理器获取绝对坐标发送至发信器，发信器发送出绝对坐标进行记录，例如后台记录。

通过已知坐标的导向点反向计算点激光组件9的绝对坐标，便于准确知晓影像拍摄时的具体位置。

实施例三

与实施例一的区别在于，支腿4内空套有伸缩柱，支腿4与伸缩柱之间安装有U形的固定片，固定片包裹住支腿4和伸缩柱，固定片朝向支腿4一侧的两端部一体成型有第一支片，两个第一支片通过螺钉固定连接；固定片朝向伸缩柱一侧的端部上一体成型有第二支片，两个第二支片上铰接有调节柱头，调节柱头底端与底部处的第二支片固定，调节柱头中部与上方处的第二支片空套连接，第二支片之间卡接有压簧，调节柱头上阻尼铰接有拨片，拨片朝向第二支片一侧一体成型有抵动靠近上方一侧第二支片向下移动的抵头，相对于是现有摄影三脚架上的压扣结构。

在调节支腿4的长度时，通过掰动拨片离开第二支片，让抵头不再抵着第二支片，第二支片在压簧作用下向上移动，从而让固定片不再夹紧伸缩柱，拉动伸缩柱进行长度调节，使用简单、快速、方便。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种用于摄影测量坐标定位的标识系统，包括三脚架，所述三脚架的顶部设有校准座；其特征在于：

所述校准座内设有微处理器、显示器、发信器和倾角检测器；

所述校准座上设有线激光组件和校准线激光铅垂方向的点激光组件，所述校准座上设有调节线激光组件和点激光组件位置的调节组件，所述线激光组件测量发信器至煤壁的距离值，所述微处理器获取线激光组件的距离值，并通过发信器发送出距离值作为比例标尺；

所述点激光组件朝着煤壁上已知坐标的导向点发射出若干个共线的激光点，所述点激光组件发射激光点的发射方向之间的发射夹角已知，所述点激光组件发射激光点后接收反射信号计算光路距离；

所述倾角检测器检测点激光组件的发射中心与水平方向的水平夹角，所述倾角检测器检测校准座顶端面的倾角信息，所述微处理器将倾角信息发送至显示器进行显示，所述微处理器判断倾角信息是否表示线激光位于竖直方向，若是，所述微处理器获取发射夹角和光路距离计算多个激光点的水平投影距离，并根据多个水平投影距离判断是否铅垂，所述微处理器将是否铅垂的判断结果发送至显示器进行显示。

2.根据权利要求1所述的一种用于摄影测量坐标定位的标识系统，其特征在于：所述微处理器根据勾股定理以水平夹角、发射夹角和光路距离为已知量计算水平投影距离，所述微处理器在任意两个水平投影距离相等时判断已调节至铅垂方向。

3.根据权利要求2所述的一种用于摄影测量坐标定位的标识系统，其特征在于：所述水平夹角为α，所述微处理器将点激光组件所发射三个激光点的光路距离记录为OA、OB和OC，所述发射夹角分别为ψ1和ψ2，所述微处理器计算三个激光点的水平投影距离分别为：

OA`＝OA*cosα；

OB`＝OB*cos(α+ψ1)；

OC`＝OC*cos(α-ψ2)。

4.根据权利要求1所述的一种用于摄影测量坐标定位的标识系统，其特征在于：所述三脚架上可拆卸连接有调节竖直向高度的伸缩组件，所述校准座设置在伸缩组件顶端。

5.根据权利要求4所述的一种用于摄影测量坐标定位的标识系统，其特征在于：所述三脚架上螺纹连接有多个旋拧螺栓，所述线激光组件和点激光组件包括安装座，所述安装座上开设有供旋拧螺栓插入的安装孔。

6.根据权利要求5所述的一种用于摄影测量坐标定位的标识系统，其特征在于：所述伸缩组件包括螺纹连接的外筒和内杆，所述外筒的顶端沿上粘接有防尘橡胶圈，所述防尘橡胶圈朝向内杆一侧上一体成型有多个齿凸。

7.根据权利要求6所述的一种用于摄影测量坐标定位的标识系统，其特征在于：所述三脚架包括多个阻尼铰接的支腿，所述支腿外均套设有调节筒，所述调节筒上设有多个能够抵压到支腿的旋拧扣。

8.根据权利要求7所述的一种用于摄影测量坐标定位的标识系统，其特征在于：所述三脚架和伸缩组件使用高密度材料制成。

9.根据权利要求1所述的一种用于摄影测量坐标定位的标识系统，其特征在于：所述微处理器根据方位角、已知坐标和该已知坐标的导向点处的光路距离，以勾股定理计算点激光组件所在处的绝对坐标。

10.根据权利要求1所述的一种用于摄影测量坐标定位的标识系统，其特征在于：所述调节组件为万向节或者云台。