專利名稱：激光游標測尺式測高儀及其高度測量方法
激光游標測尺式測高儀及其高度測量方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高度測量儀，尤其涉及需要采用非接觸測量方式實現的便于實際測量的高度測量儀。
背景技術：
實際中對于高度的測量需求很多，比如地質勘測、建筑物高度測量或者山脈相對高度測量。關于高度的測量方法或者儀器已經有很多，大多是基于三角測量原理，通過對相關傾角以及輔助距離值的測量間接實現對目標高度的測量。申請?zhí)枮?01010256289.5的專利通過測高儀上的角度計測量觀察被測物體最高點時的仰角，然后測量被測物體最高點到觀測點的水平距離，從而通過三角關系實現高度測量。然而實際中被測物體最高點到觀測點的水平距離很難測量，很多時候甚至是無法直接測量的。雖然可以通過兩次測量避免對被測物體最高點到觀測點的水平距離進行測量，但是實際操作程序較為復雜。申請?zhí)枮?00520068961.2的實用新型專利通過采用相隔Im的兩個角度表，將激光器與角度表指示針轉軸固定，測得兩個激光器的傾角值后便能夠計算被測目標高度。這種方法雖然解決了被測物體最高點到觀測點的水平距離的測量問題，但是角度表與激光器的安裝同軸精度難以保證，而且所 述的角度表的角度測量精度較低時，高度的測量誤差會被放大，難以達到較高的測量精度。鑒于以上技術問題，設計出既能解決被測物體最高點到觀測點的水平距離的測量問題又能在一定測量范圍內達到較高測量精度的測高儀是必要的。

發(fā)明內容針對上述問題，本發(fā)明提供了一種激光游標測尺式測高儀及其高度測量方法，本發(fā)明采用水平以及豎直兩個方向上的游標測尺對激光在不同位置照射被測高度點時的特征距離值進行記錄，然后通過建立三角關系并求解實現對目標高度的測量。由于游標測尺在距離測量時具有很高的測量精度，從而保證了對高度的測量精度，而且能實現對高度的非接觸式測量。為實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:—種激光游標測尺式測高儀，主要由激光器、水平支架、豎直支架、左水平游標測尺、右水平游標測尺、左豎直游標測尺、右豎直游標測尺和通光板組成，其中，水平支架與豎直支架通過銷軸連接，且在測量過程中保證水平支架與豎直支架的測量平面分別與水平線和垂線平行；所述左水平游標測尺和右水平游標測尺分別平行地設置在水平支架的左右兩偵牝所述左豎直游標測尺和右豎直游標測尺分別平行地設置在豎直支架的左右兩側；所述激光器設置在左水平游標測尺和右水平游標測尺之間，所述通光板設置在左豎直游標測尺和右豎直游標測尺之間；測量時，激光器所發(fā)射激光光斑照射到被測物體最高點時，固定激光器，調節(jié)通光板保證通過十字線中心標記的激光光斑中心與通光板的十字線中心重合。水平支架上設置有水平儀，作為其水平度的度量器件。
所述激光器安裝在激光器支架上，所述激光器支架通過激光器支撐軸設置在左水平游標測尺和右水平游標測尺之間并在水平支架上平移。所述激光器支架帶有放置以及固定激光器的結構，所述激光器在激光出射方向，帶有一刻有十字線的透射膜，十字線的交點與激光光斑中心重合。所述水平支架帶有四個可折疊且可伸縮的支撐腿，用于調節(jié)水平支架的水平度。所述水平支架在橫向和縱向分別設置有橫向水平儀和縱向水平儀，通過觀察橫向水平儀和縱向水平儀的示數判斷水平支架的水平度。所述測高儀進一步設置有連接桿，所述連接桿的一端鉸接在水平支架或豎直支架上，另一端滑動地連接在豎直支架或水平支架上，借此調整豎直支架的垂直度。所述豎直支架設置有供通光板滑動的滑槽。所述豎直支架設置有水平儀，作為其垂直度的度量器件。所述通光板十字線中心與通光板下端平齊。上述測高儀的高度測量方法，具體步驟如下:(10.1)標定出水平方向游標測尺、豎直方向游標測尺零位相對于水平支架、豎直支架連接銷軸中心的水平距離Itl、豎直距離hQ ；(10.2)通電使得激光器正常工作后，將激光器沿著水平游標測尺方向移動到位置I，然后轉動激光器使得所發(fā)射激光光斑照射到被測物體最高點，固定住激光器，然后調節(jié)通光板使得通過十字線中心標記的激光光斑中心與通光板上的十字線中心重合，記錄下各游標測尺的測量值Iph1;(10.3)將激光器移動到位置2，轉動激光器使得所發(fā)射激光光斑照射到被測物體最高點，固定住激光器，然后調節(jié)通光板使得激光光斑中心與通光板上的十字線中心重合，得到距離I2、h2;(10.4)設被測高度值為H，根據幾何關系有
權利要求
1.一種激光游標測尺式測高儀，其特征在于:主要由激光器(8)、水平支架(I)、豎直支架(13)、左水平游標測尺(3)、右水平游標測尺(7)、左豎直游標測尺(15)、右豎直游標測尺(17)和通光板(16)組成，其中，水平支架(I)與豎直支架(13)通過銷軸連接，且在測量過程中需保證水平支架(I)與豎直支架(13)的測量平面分別與水平線和垂線平行；所述左水平游標測尺(3)和右水平游標測尺(7)分別平行地設置在水平支架(I)的左右兩側且左水平游標測尺(3)和右水平游標測尺(7)的零刻度端與銷軸中心距離相等；所述左豎直游標測尺(15)和右豎直游標測尺(17)分別平行地設置在豎直支架(13)的左右兩側且左豎直游標測尺(15)和右豎直游標測尺(17)的零刻度端與銷軸中心的距離相等；所述激光器設置在左水平游標測尺(3)和右水平游標測尺(7)之間，所述通光板設置在左豎直游標測尺(15)和右豎直游標測尺(17)之間；測量時，激光器(8)所發(fā)射激光光斑照射到被測物體(21)最高點時，固定激光器(8)，調節(jié)通光板(16)保證通過十字線中心標記的激光光斑中心與通光板的十字線中心重合。
2.如權利要求1所述的測高儀，其特征在于:所述激光器(8)安裝在激光器支架(9)上，所述激光器支架(9 )通過激光器支撐軸(4 )設置在左水平游標測尺(3 )和右水平游標測尺(7 )之間并在水平支架(I)上平移。
3.如權利要求2所述的測高儀，其特征在于:所述激光器支架(9)帶有放置以及固定激光器(8)的結構，所述激光器在激光出射方向，帶有一刻有十字線的透射膜，十字線的交點與激光光斑中心重合。
4.如權利要求1所述的測高儀，其特征在于:所述水平支架(I)帶有四個可折疊且可伸縮的支撐腿(12)，所述支撐腿(12)上設置有第一微調機構保證水平支架(I)水平。
5.如權利要求1所述的測高儀，其特征在于:所述水平支架(I)在橫向和縱向分別設置有橫向水平儀(6)和縱向水平儀(2)，通過觀察橫向水平儀和縱向水平儀的示數判斷水平支架的水平度。`
6.如權利要求1所述的測高儀，其特征在于:所述測高儀進一步設置有連接桿(20)，所述連接桿(20)的一端鉸接在水平支架或豎直支架上，另一端滑動地連接在豎直支架或水平支架上，借此調整豎直支架的豎直度；所述連接桿(20)上進一步設置有第二微調機構保證豎直支架的垂直度。
7.如權利要求1所述的測高儀，其特征在于:所述豎直支架(13)設置有供通光板滑動的滑槽。
8.如權利要求1所述的測高儀，其特征在于:所述豎直支架(13)設置有水平儀(14)作為其垂直度的度量器件。
9.如權利要求1所述的測高儀，其特征在于:所述通光板十字線中心與通光板下端平齊。
10.一種如權利要求1至9中任意一項所述的測高儀的高度測量方法，其特征在于:包括以下步驟: (10.1)標定出水平方向游標測尺、豎直方向游標測尺零位相對于水平支架(I)、豎直支架(13)連接銷軸中心的水平距離Itl和豎直距離Iitl ； (10.2)通電使得激光器(8)正常工作后，將激光器(8)沿著水平游標測尺方向移動到位置1，然后轉動激光器(8)使得所發(fā)射激光光斑照射到被測物體(21)最高點，固定住激光器(8)，然后調節(jié)通光板(16)使得通過十字線中心標記的激光光斑中心與通光板(16)上的十字線中心重合，記錄下各游標測尺的測量值Iph1 ； (10.3)將激光器(8)移動到位置2，轉動激光器(8)使得所發(fā)射激光光斑照射到被測物體最高點，固定住激光器(8)，然后調節(jié)通光板(16)使得激光光斑中心與通光板(16)上的十字線中心重合，得到距離l2、h2 ; (10.4)設被測高度值為H，根據幾何關系有Z0 + Z1 = Zz0 + \
全文摘要
本發(fā)明公開了一種激光游標測尺式測高儀及其高度測量方法。測高儀包括激光器、水平支架、豎直支架、左右水平游標測尺、左右豎直游標測尺和通光板，其中，水平支架與豎直支架通過銷軸連接。本發(fā)明利用激光光束的高準直特性，對所測對象的頂端進行高精度定位，游標測尺可以實現對激光發(fā)射點水平移動距離、激光線與豎直支架測量平面交點豎直移動距離的精確測量，通過幾何關系能實現對被測對象高度的測量。本發(fā)明所實現的高度測量儀器方法具有測量精度高、結構簡單、經濟性好等優(yōu)點，能夠適應實際中復雜的測量環(huán)境。
文檔編號G01C3/20GK103245323SQ20131014355
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月23日 優(yōu)先權日2013年4月23日
發(fā)明者趙宏, 張春偉, 周翔 申請人:西安交通大學