CN115388862A - 一种重心可调的一体式地质测绘仪 - Google Patents

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郭恒飞
王之晟
刘洋
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Abstract

本发明属于重心可调的一体式地质测绘仪技术领域，公开了一种重心可调的一体式地质测绘仪，测绘仪中间通过连接杆连接调节装置，调节装置底部通过固定手柄与三脚架固定连接；调节装置设有垂直传感装置和水平传感装置，水平传感装置设有水平度盘，水平度盘中间固定有水平指针，水平指针下端连接旋转轴，旋转轴连接位移传感器；垂直传感装置设有刻度指针，刻度指针通过转轴固定在测绘仪下端，刻度指针针尖与垂直刻度盘接触，垂直刻度盘前端连接有直流电源，直流电源线性连接刻度指针后连接电压显示器，通过垂直传感装置和水平传感装置将测绘仪进行水平重心和垂直重心的调节，具有测绘仪一体化程度高，稳定性强，适合各种地形。

Description

一种重心可调的一体式地质测绘仪
技术领域
本发明属于重心可调的一体式地质测绘仪技术领域，尤其涉及一种重心可调的一体式地质测绘仪。
背景技术
目前，“地质勘探”即是通过各种手段、方法对地质进行勘查、探测，确定合适的持力层，根据持力层的地基承载力，确定基础类型，计算基础参数的调查研究活动。是在对矿产普查中发现有工业意义的矿床，为查明矿产的质和量，以及开采利用的技术条件，提供矿山建设设计所需要的矿产储量和地质资料，对一定地区内的岩石、地层、构造、矿产、水文、地貌等地质情况进行调查研究工作。测绘是以计算机技术、光电技术、网络通讯技术、空间科学、信息科学为基础，以全球定位系统(GPS)、遥感(RS)、地理信息系统(GIS)为技术核心，将地面已有的特征点和界线通过测量手段获得反映地面现状的图形和位置信息，供工程建设的规划设计和行政管理之用。
申请号为201810328125.5的一种重心可调的一体式地质测绘仪包括机架、转动架和测绘机体，升降装置、主机端、伸缩式三脚架组成；升降装置由升降支杆、固定支杆及调节手柄构成；升降支杆、固定支杆内容置有数据连接线，主机端包含上主机板和下主机板，主机，调位螺栓设置于上主机板和下主机板上成对出现，用于根据水平陀螺仪的指示调节主机的倾斜角度。此技术在一定程度上解决了目前对于地质测绘技术的需要，但是此技术中缺少自动找平功能，缺少激光定位功能，在自动测距功能和自动测量坡度的功能上有待改进，此技术没有设置放线器，上述的功能在实际的地质测绘技术领域中是必不可少的。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
目前的技术中缺少自动找平功能，缺少激光定位功能，在自动测距功能和自动测量坡度的功能上有待改进，没有设置放线器，无法满足实际工程测绘中的需要。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种重心可调的一体式地质测绘仪。
本发明是这样实现的，一种重心可调的一体式地质测绘仪设置有：
测绘仪；
所述测绘仪中间通过连接杆连接调节装置，所述调节装置底部通过固定手柄与三脚架固定连接；
所述调节装置设有垂直传感装置和水平传感装置，所述水平传感装置设有水平度盘，所述水平度盘中间固定有水平指针，所述水平指针下端连接旋转轴，所述旋转轴连接位移传感器；
所述垂直传感装置设有刻度指针，所述刻度指针通过转轴固定在测绘仪下端，所述刻度指针针尖与垂直刻度盘接触，所述垂直刻度盘前端连接有直流电源，所述直流电源线性连接刻度指针后连接电压显示器，所述电压显示器线性连接固定在水平度盘下端的嵌入式单片机，所述位移传感器和电压显示器线性连接嵌入式单片机；
所述固定手柄设有旋转电机和扭力电机，所述旋转电机固定在三脚架上端连杆处，所述扭力电机固定在手柄的支撑杆上，所述旋转电机和扭力电机线性连接嵌入式单片机。
进一步，所述测绘仪上端通过固定销钉固定有触摸式电器显示器，所述触摸式电子显示器线性连接嵌入式单片机的图像处理接口，所述测绘仪下端通过连杆连接有望远镜支架，所述望远镜之间固定有转向棱镜，望远物镜与望远目镜之间固定有调焦轮。
进一步，所述水平传感装置设有视屏刻度盘，所述水平刻度盘设有多个，分别通过销钉固定在托盘上，所述水平刻度盘设有刻度，所述水平刻度盘内部固定有水平指针，所述水平指针下端连接旋转轴，所述旋转轴外部连接有位移指针，所述位移指针连接位移传感器。
进一步，所述托盘底部固定有连接杆，所述连接杆尾部固定有圆形调节球，所述圆形调节球固定在三角支架上端的半球状托盘中，所述半球状托盘底部通过连接杆连接三角支架，所述三角支架上端的连接杆一侧固定有旋转电机，所述旋转电机通过减速齿轮连接旋转平台，所述旋转平台上固定有扭力电机，所述扭力电机通过斜齿轮连接驱动连杆，所述驱动连杆通过转轴连接固定连杆，所述固定连杆与托盘下端的连接杆固定连接。
进一步，所述水平传感装置通过将对角分布的位移传感器的检测数据做差，之后与中间位移传感器的检测数据比较得出水平度，并且通过数值对水平重心进行调整，具体的检测方法如下：
步骤一：确定托盘上在符合测量时的水平位置时的水平指针相对应的位移传感器之间的数据差，将数据差的数值定义为对比值并存储到单片机存储单元；
步骤二：分别获取测量点的对角水平指针对应的位移传感器之间的差值，偏移角度差值a、b、c、d；
步骤三：将检测得到的偏移角度差值a、b、c、d最大差值与对比值进行比较，得到最大差值与对比值之间的差值；
步骤四：嵌入式单片机计算的出旋转电机旋转角度和扭力电机旋转角度，驱动钻转电机和扭力电机进行工作，完成水平度的重心调节。
进一步，所述垂直传感装置通过测量电阻值的大小，将测量的电阻值与标定电阻值进行比较得出垂直度的数值，通过单片机驱动旋转电机和扭力电机完成垂直重心的调节，具体检测调节步骤为：
(1)获取刻度指针在垂直状态下对应的电阻值，将垂直状态下的电阻值设为标定数值，并将标定数值存储到单片机存储单元内，将标定数值为数值A0；
(2)在测量状态下得到实际的刻度指针下的电压数值A1，将电压数值传输到单片机内，数值A1与A0进行比较，得出A1与A0之差的绝对值B；
(3)将绝对值B与数值零进行对比得到数值C，将数值C与垂直范围内的数值进行比较，计算的出之间的差值，驱动电机进行垂直重心的调节。
进一步，所述偏移角度差值a、b、c、d的计算公式为：
Figure BDA0003788798530000041
Figure BDA0003788798530000042
式中，θax为a单位时间内的变化值，θbx为b单位时间内的变化值，θcx为c单位时间内的变化值，θdx为d单位时间内的变化值。
进一步，旋转电机和扭曲电机进行调节后水平传感装置通过上述算法进行水平重心的重新计算。
结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
本发明实施例提供的重心可调的一体式地质测绘仪，通过在测绘仪中间通过连接杆连接调节装置，调节装置设有垂直传感装置和水平传感装置，通过垂直传感装置和水平传感装置将测绘仪进行水平重心和垂直重心的调节。
固定手柄设有旋转电机和扭力电机，旋转电机固定在三脚架上端连杆处，扭力电机固定在手柄的支撑杆上，旋转电机和扭力电机线性连接嵌入式单片机。
第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
本发明实施例提供的重心可调的一体式地质测绘仪能够有效实现对地形的测绘，同时具有测绘仪一体化程度高，稳定性强，适合各种地形。
附图说明
图1是本发明实施例提供的重心可调的一体式地质测绘仪结构示意图；
图2是本发明实施例提供的水平传感装置检测流程图；
图3是本发明实施例提供的垂直传感装置检测流程图；
图中：1、测绘仪；2、望远物镜；3、调焦轮；4、转向棱镜；5、望远目镜；6、垂直刻度盘；61、刻度指针；7、支撑杆；8、水平度盘；9、水平指针；10、球形调节球；11、触摸式电子显示器；12、托盘；13、手柄；14、三脚架。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。
本发明实施例提供的重心可调的一体式地质测绘仪1设置有：测绘仪1、望远物镜2、调焦轮3、转向棱镜4、望远目镜5、垂直刻度盘6、刻度指针61、支撑杆7、水平度盘8、水平指针9、球形调节球10、触摸式电子显示器11、托盘12、手柄13、三脚架14。
测绘仪1中间通过连接杆连接调节装置，调节装置底部通过固定手柄13与三脚架14固定连接；
调节装置设有垂直传感装置和水平传感装置，水平传感装置设有水平度盘8，水平度盘8中间固定有水平指针9，水平指针9下端连接旋转轴，旋转轴连接位移传感器；
垂直传感装置设有刻度指针61，刻度指针61通过转轴固定在测绘仪1下端，刻度指针61针尖与垂直刻度盘6接触，垂直刻度盘6前端连接有直流电源，直流电源线性连接刻度指针61后连接电压显示器，电压显示器线性连接固定在水平度盘8下端的嵌入式单片机，位移传感器和电压显示器线性连接嵌入式单片机；
固定手柄13设有旋转电机和扭力电机，旋转电机固定在三脚架14上端连杆处，扭力电机固定在手柄13的支撑杆7上，旋转电机和扭力电机线性连接嵌入式单片机。
测绘仪1上端通过固定销钉固定有触摸式电器显示器，触摸式电子显示器11线性连接嵌入式单片机的图像处理接口，测绘仪1下端通过连杆连接有望远镜支架，望远镜之间固定有转向棱镜4，望远物镜2与望远目镜5之间固定有调焦轮3。
水平传感装置设有视屏刻度盘，水平刻度盘设有多个，分别通过销钉固定在托盘12上，水平刻度盘设有刻度，水平刻度盘内部固定有水平指针9，水平指针9下端连接旋转轴，旋转轴外部连接有位移指针，位移指针连接位移传感器。
托盘12底部固定有连接杆，连接杆尾部固定有圆形调节球，圆形调节球10固定在三角支架上端的半球状托盘12中，半球状托盘12底部通过连接杆连接三角支架，三角支架上端的连接杆一侧固定有旋转电机，旋转电机通过减速齿轮连接旋转平台，旋转平台上固定有扭力电机，扭力电机通过斜齿轮连接驱动连杆，驱动连杆通过转轴连接固定连杆，固定连杆与托盘12下端的连接杆固定连接。
如图2所示，水平传感装置通过将对角分布的位移传感器的检测数据做差，之后与中间位移传感器的检测数据比较得出水平度，并且通过数值对水平重心进行调整，具体的检测方法如下：
S201：确定托盘上在符合测量时的水平位置时的水平指针相对应的位移传感器之间的数据差，将数据差的数值定义为对比值并存储到单片机存储单元；
S202：分别获取测量点的对角水平指针对应的位移传感器之间的差值，偏移角度差值a、b、c、d；
S203：将检测得到的偏移角度差值a、b、c、d最大差值与对比值进行比较，得到最大差值与对比值之间的差值；
S204：嵌入式单片机计算的出旋转电机旋转角度和扭力电机旋转角度，驱动钻转电机和扭力电机进行工作，完成水平度的重心调节。
如图3所示,垂直传感装置通过测量电阻值的大小，将测量的电阻值与标定电阻值进行比较得出垂直度的数值，通过单片机驱动旋转电机和扭力电机完成垂直重心的调节，具体检测调节步骤为：
S301：获取刻度指针在垂直状态下对应的电阻值，将垂直状态下的电阻值设为标定数值，并将标定数值存储到单片机存储单元内，将标定数值为数值A0；
S302：在测量状态下得到实际的刻度指针下的电压数值A1，将电压数值传输到单片机内，数值A1与A0进行比较，得出A1与A0之差的绝对值B；
S303：将绝对值B与数值零进行对比得到数值C，将数值C与垂直范围内的数值进行比较，计算的出之间的差值，驱动电机进行垂直重心的调节。
偏移角度差值a、b、c、d的计算公式为：
Figure BDA0003788798530000071
Figure BDA0003788798530000072
式中，θax为a单位时间内的变化值，θbx为b单位时间内的变化值，θcx为c单位时间内的变化值，θdx为d单位时间内的变化值。
旋转电机和扭曲电机进行调节后水平传感装置通过上述算法进行水平重心的重新计算。
本发明实施例提供的重心可调的一体式地质测绘仪在使用时，首先仪器稳固在三脚架14上，使仪器调整至竖直中间状态，然后调整水平度盘8，实现装置的调平，接下来通过旋转望远镜的调焦轮3，实现通过望远镜能够看清目标；通过水平指针9，使望远镜分划板竖丝对准目标，待水平针静止；同样的方法通过结合水平度盘8和垂直刻度盘6可以测得水平角和垂直角度，在测量距离的时候，将标尺放在目标处，调节望远镜，使之清晰地看清标尺刻度，读取上下夹距丝在标尺上所夹刻度数，乘以视距乘常数即得出仪器到标尺之间的距离，能够实现工程参考和工程放线的操作，最后在装置水平的情况下，可以通过设置的触摸式电子显示器11实现对测绘仪1测绘的控制，输入相应的参数进行计算，完成测绘。
二、应用实施例。为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用实施例。
本发明实施例一种重心可调的一体式地质测绘仪，应用在地质勘测中。
应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种重心可调的一体式地质测绘仪，其特征在于，所述重心可调的一体式地质测绘仪设置有：
测绘仪；
所述测绘仪中间通过连接杆连接调节装置，所述调节装置底部通过固定手柄与三脚架固定连接；
所述调节装置设有垂直传感装置和水平传感装置，所述水平传感装置设有水平度盘，所述水平度盘中间固定有水平指针，所述水平指针下端连接旋转轴，所述旋转轴连接位移传感器；
所述垂直传感装置设有刻度指针，所述刻度指针通过转轴固定在测绘仪下端，所述刻度指针针尖与垂直刻度盘接触，所述垂直刻度盘前端连接有直流电源，所述直流电源线性连接刻度指针后连接电压显示器，所述电压显示器线性连接固定在水平度盘下端的嵌入式单片机，所述位移传感器和电压显示器线性连接嵌入式单片机；
所述固定手柄设有旋转电机和扭力电机，所述旋转电机固定在三脚架上端连杆处，所述扭力电机固定在手柄的支撑杆上，所述旋转电机和扭力电机线性连接嵌入式单片机。
2.如权利要求1所述的重心可调的一体式地质测绘仪，其特征在于，所述测绘仪上端通过固定销钉固定有触摸式电器显示器，所述触摸式电子显示器线性连接嵌入式单片机的图像处理接口，所述测绘仪下端通过连杆连接有望远镜支架，所述望远镜之间固定有转向棱镜，望远物镜与望远目镜之间固定有调焦轮。
3.如权利要求1所述的重心可调的一体式地质测绘仪，其特征在于，所述水平传感装置设有视屏刻度盘，所述水平刻度盘设有多个，分别通过销钉固定在托盘上，所述水平刻度盘设有刻度，所述水平刻度盘内部固定有水平指针，所述水平指针下端连接旋转轴，所述旋转轴外部连接有位移指针，所述位移指针连接位移传感器。
4.如权利要求1所述的重心可调的一体式地质测绘仪，其特征在于，所述托盘底部固定有连接杆，所述连接杆尾部固定有圆形调节球，所述圆形调节球固定在三角支架上端的半球状托盘中，所述半球状托盘底部通过连接杆连接三角支架，所述三角支架上端的连接杆一侧固定有旋转电机，所述旋转电机通过减速齿轮连接旋转平台，所述旋转平台上固定有扭力电机，所述扭力电机通过斜齿轮连接驱动连杆，所述驱动连杆通过转轴连接固定连杆，所述固定连杆与托盘下端的连接杆固定连接。
5.如权利要求1所述的重心可调的一体式地质测绘仪，其特征在于，所述水平传感装置通过将对角分布的位移传感器的检测数据做差，之后与中间位移传感器的检测数据比较得出水平度，并且通过数值对水平重心进行调整，具体的检测方法如下：
步骤一：确定托盘上在符合测量时的水平位置时的水平指针相对应的位移传感器之间的数据差，将数据差的数值定义为对比值并存储到单片机存储单元；
步骤二：分别获取测量点的对角水平指针对应的位移传感器之间的差值，偏移角度差值a、b、c、d；
步骤三：将检测得到的偏移角度差值a、b、c、d最大差值与对比值进行比较，得到最大差值与对比值之间的差值；
步骤四：嵌入式单片机计算的出旋转电机旋转角度和扭力电机旋转角度，驱动钻转电机和扭力电机进行工作，完成水平度的重心调节。
6.如权利要求1所述的重心可调的一体式地质测绘仪，其特征在于，所述垂直传感装置通过测量电阻值的大小，将测量的电阻值与标定电阻值进行比较得出垂直度的数值，通过单片机驱动旋转电机和扭力电机完成垂直重心的调节，具体检测调节步骤为：
(1)获取刻度指针在垂直状态下对应的电阻值，将垂直状态下的电阻值设为标定数值，并将标定数值存储到单片机存储单元内，将标定数值为数值A0；
(2)在测量状态下得到实际的刻度指针下的电压数值A1，将电压数值传输到单片机内，数值A1与A0进行比较，得出A1与A0之差的绝对值B；
(3)将绝对值B与数值零进行对比得到数值C，将数值C与垂直范围内的数值进行比较，计算的出之间的差值，驱动电机进行垂直重心的调节。
7.如权利要求5所述的重心可调的一体式地质测绘仪，其特征在于，所述偏移角度差值a、b、c、d的计算公式为：
Figure FDA0003788798520000031
Figure FDA0003788798520000032
式中，θax为a单位时间内的变化值，θbx为b单位时间内的变化值，θcx为c单位时间内的变化值，θdx为d单位时间内的变化值。
8.如权利要求1所述的重心可调的一体式地质测绘仪，其特征在于，所述旋转电机和扭曲电机进行调节后水平传感装置通过上述算法进行水平重心的重新计算。
9.一种可调节测试仪，其特征在于，所述可调节测试仪通过权利要求1～8任意一项所述的重心可调的一体式地质测绘仪。
10.一种重心检测地质测试仪，其特征在于，所述重心检测地质测试仪通过权利要求1～8任意一项所述的重心可调的一体式地质测绘仪。
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