CN210128711U - 一种基于连续分段式的激光准直测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于连续分段式的激光准直测量系统，该系统由若干连续的测量段组成，每个测量段的长度不超过20米，包括激光发射装置、接收靶、CCD相机，所述激光发射装置用于发射激光至所述接收靶上，所述CCD相机用于拍下所述接收靶的光斑位置；第n所述测量段的接收靶位置与第n+1测量段的激光发射装置位置重合或邻近；第一个设备安置点与最后设备安置点须为工作基点，每个所述测量段的CCD相机均与一台上位机连接，用于将拍摄的光斑位置图像上传至所述上位机。本方案可以在不构造真空通道的情况下降低激光的偏振抖动，且采用CCD相机读取光斑位置，避免人为误差，同时还能完成自动测量，无需人工参与。

Description

一种基于连续分段式的激光准直测量系统

技术领域

本实用新型涉及基坑监测领域，具体涉及一种基于连续分段式的激光准直测量系统。

背景技术

监测点测量是指对被观测点的水平位移及高程变化所进行的测量，其主要包括工作基点和观测点。工作基点（以下简称基点）是监测点测量的基准点，应根据工程的施测方案和布网原则的要求建立，而施测方案应根据工程的布局特点、现场的环境条件制订。

目前最为常用的测量方式是采用全站仪及水准仪进行测量，此方式不能保证实时自动监测。

目前规范中提出的激光准直测量在实际监测工作中很少采用，其原因是基坑边缘不利于激光准直经纬仪的操作，不便于实施自动化测量。其流程是，在工作基点安置激光经纬仪，然后在远处工作基点上安置后视靶，观测员瞄准后视靶，固定方向。测量时，上下旋转仪器照准部，依次照准各监测点，并记录接收靶上光斑位置，以此完成测量。

现有技术的弊端在于：

（1）对于远距离的测量工程而言，激光在空气中会发生偏振和抖动，从而使得光斑位置精确度下降，一些高精度工程中经常通过构造真空管道的形式进行测量，该方式虽然解决了偏振和抖动问题，但测量变得极为不便，且真空管道对于基坑类工程而言，会影响施工进度。

（2）每次测量需要人工拆掉上一个接收靶，二次测量时需要反复安装，使得工程量较大。

（3）肉眼观测，使得观测的精度受人为影响波动较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于连续分段式的激光准直测量系统，可以在不构造真空通道的情况下通过减少测量距离降低激光的扰动，且采用CCD相机读取光斑位置，避免人为误差，同时还能完成自动测量，无需人工参与。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于连续分段式的激光准直测量系统，该系统由若干连续的测量段组成，每个测量段的长度小于等于20m，每个测量段包括激光发射装置、接收靶、CCD相机，所述激光发射装置用于发射激光至所述接收靶上，所述CCD相机用于拍下所述接收靶的光斑位置；

第n个所述测量段的接收靶位置与第n+1述测量段的激光发射装置位置重合或邻近；

每个所述测量段的CCD相机均与一台上位机连接，用于将拍摄的光斑位置图像上传至所述上位机。

本方案将测量段划分为若干小距离测量段，从而避免了因距离过长造成的光斑抖动问题，从而提高测量精度，其次通过多个激光发射装置和接收靶的组合，使得每段测量激光单独存在，测量过程中无需拆接收靶，从而省去人工成本，其次通过CCD相机进行光斑位置提取，然后由上位机进行光斑位置读数，避免了人为记录造成的误差波动。

进一步的，所述连续的测量段呈呈直伸形状分布分布。根据不同的测量要求，可以改变测量段的分布形式。

进一步的，所述接收靶的接收面靶上设计有栅格，所述上位机根据光斑所在栅格的位置确定其坐标，上位机根据栅格读数确认光斑的位置坐标，从而使得读数变为简化。

进一步的，所述接收靶底部设置有固定座，用于垂直安装所述接收靶；

进一步的，第一个所述激光发射装置和最后一个接收靶的安装点必须为工作基点；工作基点是指不易发生沉降或水平偏移的工作点。

所述接收靶设置有转轴，下一测量段的激光发射装置安装在所述转轴上，所述转轴可以转动。

进一步的，所述CCD相机与所述曲臂末端铰接，通过铰接的方式可以改变CCD相机与接收靶之间的角度关系以保证拍摄的光斑位置图像效果最佳。

进一步的，所述接收靶上下端对侧设置有水平的安装板，所述转轴旋转安装在两所述安装板之间。

进一步的，同一所述测量段的接收靶正面侧设置有一个反向激光发射装置，其激光发射装置处设置有一个校正接收靶和校正CCD相机；

所述校正CCD相机将校正接收靶上的光斑位置图像上传至所述上位机。

该方案设计的优势在于可以通过分析正向射线和反向射线是否平行来判断上位机的读数是否准确，从而排除误差。

本实用新型的有益效果是： 和传统的单测量段相比，本方案采用多段式测量，降低了激光的抖动偏差，同时利用CCD相机拍摄光斑位置，利用上位机图像识别技术进行光斑坐标确认，从而减小了误差，且能实现24小时随时测量，省去了大量人力成本。

附图说明

图1是本实用新型的示意图；

图2是本实用新型另一种变形示意图；

图3是本实用新型某一具体实例示意图；

图4是图3中接收靶结构示意；

图5是接收靶的平面示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种基于连续分段式的激光准直测量系统，该系统由若干连续的测量段组成，每个测量段的长度小于等于20m，光发射装置100、接收靶200、CCD相机300，激光发射装置100用于发射激光至接收靶200上，CCD相机300用于拍下接收靶200的光斑位置；第n测量段的接收靶200位置与第n+1段的激光发射装置100位置重合；本方案中的重合是指前一个接收点和后一个发射点的位置形成连续测量，而非真正意义上的重合。每个测量段的CCD相机300均与一台上位机连接，用于将拍摄的光斑位置图像上传至上位机，其中第一个激光发射装置100和最后一个接收靶200的安装点必须为工作基点，工作基点的选择一水平/沉降测量的工作点选择标准一致。

连续的测量段呈多段直伸式线段分布，除此之外也可设计为网状分布，采用直伸式线段分布式其分布结构可以为直线，也可以是折线分布，折线分布可以参考图2所示，其中网状分布式适用面积较大的基坑类测量。

作为一种优选实施例，上述激光发射装置100和CCD相机300采用时钟频率芯片或单片机或上位机进行控制，使其定时发射激光和拍摄光斑位置图像，从而完成24小时无人值守的自动测量。

作为一种优选实施例，接收靶200的接收面靶上设计有栅格，上位机根据光斑所在栅格的位置确定其坐标，其结构如图5所示。

以下给出一个具体的实施应用，如图3、4所示，一种基于连续分段式的激光准直测量系统，在该具体实例中，将接收靶200底部设置有固定座202，用于垂直安装接收靶200，接收靶200顶部设置有曲臂301用于安装CCD相机300；接收靶200背面设置有转轴203，下一测量段的激光发射装置100安装在转轴203上，转轴203能实现水平面内的转动，同时激光发射装置100与转轴203铰接，使其可以进行上下仰角调节。除以上安装方式外，激光发射装置100还可以通过万向轴安装在接收靶200上，从而可实现激光发射装置100的360°调整。

该设计的优势在于当连续的测量段呈网状或曲线分布时，可以调整激光发射装置100与接收靶200之间的入射角度，使得入射光线始终与接收靶200垂直。更为具体的，上述CCD相机300与曲臂301末端铰接，接收靶200上下端对侧设置有水平的安装板201，转轴203旋转安装在两安装板201之间。

除以上实例外，还可以将下一个测量段的激光发射装置100还可以安装在上一个测量段接收靶200上方或左右两侧，其具体安装结构不做具体的限定，只要是能够实现连续测量的布局方式均属于本方案的保护范围内。

作为另一种优选实施例，接收靶200可以采用半透明材质制成，从而将CCD相机300安装在接收靶200的正后方用于提取位置光斑。

作为一种优选实施例，本方案还可以增加一个校正系统，同一测量段的接收靶200正面侧设置有一个反向激光发射装置，激光发射装置100处设置有一个校正接收靶和校正CCD相机；校正CCD相机将校正接收靶上的光斑位置图像上传至上位机。

其校正原理是，反向激光发射装置和激光发射装置100安装完成后，将其坐标数据录入到上位机中，分别作为反射光线和入射光线的起点，待上位机接收到校正CCD相机和CCD相机300上传的光斑位置图像后，即可得出两个坐标点，从而建立入射光线线段和反射光线线段，通过比对偏移量，即可得出测量是否存在误差。

除上述校准方式以外，还可以采用反向测量的方式进行校准，即在测量工作基点A到工作基点B之间，可以从工作基点A作为发射端，校准时则以工作基点B为发射端，反复多次测量进行校准。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于连续分段式的激光准直测量系统，其特征在于，该系统由若干连续的测量段组成，每个测量段的长度小于等于20m，每个测量段包括激光发射装置（100）、接收靶（200）、CCD相机（300），所述激光发射装置（100）用于发射激光至所述接收靶（200）上，所述CCD相机（300）用于拍下所述接收靶（200）的光斑位置；

第n个所述测量段的接收靶（200）位置与第n+1个所述测量段的激光发射装置（100）位置重合或邻近；

每个所述测量段的CCD相机（300）均与一台上位机连接，用于将拍摄的光斑位置图像上传至所述上位机。

2.根据权利要求1所述的一种基于连续分段式的激光准直测量系统，其特征在于，所述连续的测量段呈直伸形状分布。

3.根据权利要求1所述的一种基于连续分段式的激光准直测量系统，其特征在于，第一个所述激光发射装置（100）和最后一个接收靶（200）的安装点必须为工作基点。

4.根据权利要求1所述的一种基于连续分段式的激光准直测量系统，其特征在于，所述接收靶（200）的接收面上设计有栅格，所述上位机根据光斑所在栅格的位置确定其坐标。

5.根据权利要求4所述的一种基于连续分段式的激光准直测量系统，其特征在于，所述接收靶（200）底部设置有固定座（202），用于垂直安装所述接收靶（200）；所述接收靶（200）设置有转轴（203），下一测量段的激光发射装置（100）活动安装在所述转轴（203）上，所述转轴（203）可以转动。

6.根据权利要求5所述的一种基于连续分段式的激光准直测量系统，其特征在于，所述CCD相机（300）与曲臂（301）末端铰接。

7.根据权利要求6所述的一种基于连续分段式的激光准直测量系统，其特征在于，所述接收靶（200）上下端对侧设置有水平的安装板（201），所述转轴（203）旋转安装在两所述安装板（201）之间。

8.根据权利要求1所述的一种基于连续分段式的激光准直测量系统，其特征在于，同一所述测量段的接收靶（200）正面侧设置有一个反向激光发射装置，其激光发射装置（100）处设置有一个校正接收靶和校正CCD相机；

所述校正CCD相机将校正接收靶上的光斑位置图像上传至所述上位机。

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