專利名稱：一種具有影像采集功能的數(shù)字地質(zhì)羅盤儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種具有影像采集功能的數(shù)字地質(zhì)羅盤儀技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于地質(zhì)羅盤儀技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有影像采集功能的數(shù)字地質(zhì)羅盤儀。
背景技術(shù)：
[0002]目前，地質(zhì)羅盤儀均是機(jī)械式指針設(shè)計(jì)，常用于測(cè)量各種地質(zhì)構(gòu)造的方位角(走向、傾向)、傾角。這種羅盤有如下缺點(diǎn):[0003](I)測(cè)量精度誤差大:比如在測(cè)量方位時(shí)需要首先保持相對(duì)水平，這就需要觀察用于測(cè)量水平的水銀泡居中平衡狀態(tài)，由于手持羅盤產(chǎn)生的顫動(dòng)此時(shí)會(huì)存在觀察誤差。在相對(duì)水平后讀取數(shù)據(jù)時(shí)或讀取指針漂移中心值或手動(dòng)控制指針停止擺動(dòng)，這時(shí)也會(huì)產(chǎn)生至少1-3度的誤差，與前述誤差累積會(huì)產(chǎn)生更大的誤差。而在機(jī)械部件老化及使用環(huán)境惡劣時(shí)，傳統(tǒng)羅盤的誤差會(huì)更大。測(cè)量?jī)A角時(shí)需要首先獲取水平方向，也同樣會(huì)產(chǎn)生較大誤差；[0004](2)操作效率低:傳統(tǒng)羅盤由于在測(cè)量時(shí)受到前述保持水銀泡的平衡、觀測(cè)指針平衡都比較費(fèi)時(shí)，并且往往需要重復(fù)多次才能獲取比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)；測(cè)量?jī)A角時(shí)也需要重復(fù)上述過程，故此需要花費(fèi)相對(duì)較多的時(shí)間，這在礦井井下較惡劣甚至不安全的條件下，使用這種羅盤儀就有十分明顯的不足。實(shí)用新型內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型提供一種具有影像采集功能的數(shù)字地質(zhì)羅盤儀，其測(cè)量精度高且操作效率高，同時(shí)具備影像采集功能。[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:[0007]—種具有影像采集功能的數(shù)字地質(zhì)羅盤儀，包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)置有分別與存儲(chǔ)與控制模塊相連接的方位角與傾角數(shù)據(jù)采集模塊、影像采集與處理模塊、氣壓高程測(cè)量電路、電源電路和顯示模塊；[0008]存儲(chǔ)與控制模塊讀取方位角與傾角數(shù)據(jù)采集模塊所測(cè)量到的方位角與傾角數(shù)據(jù)，經(jīng)運(yùn)算獲得仰俯角和側(cè)滾角，將方位角、仰俯角和側(cè)滾角數(shù)據(jù)，并發(fā)送至顯示模塊顯示；[0009]存儲(chǔ)與控制模塊接收影像采集與處理模塊所采集的圖像數(shù)據(jù)，并發(fā)送至顯示模塊上顯示;[0010]當(dāng)顯示在顯示模塊上數(shù)據(jù)需要保存時(shí)，在存儲(chǔ)至存儲(chǔ)與控制模塊的控制下，該數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)至存儲(chǔ)與控制模塊。[0011]所述的方位角與傾角數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路包括磁傳感器、加速度傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將磁傳感器、加速度傳感器所采集的原始數(shù)據(jù)的調(diào)理并將其發(fā)送給存儲(chǔ)與控制電路。[0012]所述磁傳感器為3軸磁傳感器，所述加速度傳感器為3軸加速度傳感器；[0013]或者是集成3軸磁傳感器與3軸加速度傳感器的集成傳感器。[0014]所述的殼體內(nèi)還設(shè)有與存儲(chǔ)與控制電路相連接的激光模塊，存儲(chǔ)與控制電路控制激光模塊的激光指向和/或激光投線；[0015]存儲(chǔ)與控制電路控制激光模塊的激光指向，使激光模塊發(fā)射一束與當(dāng)前羅盤儀方位角一致的激光束；[0016]存儲(chǔ)與控制電路控制激光模塊的激光投線，使激光模塊發(fā)射一條與當(dāng)前羅盤儀傾斜角度一致的激光線。[0017]所述的殼體內(nèi)還設(shè)有與存儲(chǔ)與控制電路相連接的衛(wèi)星定位模塊，存儲(chǔ)與控制電路讀取衛(wèi)星定位模塊所測(cè)量到的經(jīng)緯度，將經(jīng)緯度數(shù)據(jù)在顯示模塊的顯示屏上顯示。[0018]所述的衛(wèi)星定位模塊還連接有天線，采用GPS定位模塊、北斗系統(tǒng)定位模塊、格洛納斯定位模塊、伽利略系統(tǒng)定位模塊中的一種或幾種組合；衛(wèi)星定位模塊將所檢測(cè)的定位信息發(fā)送給存儲(chǔ)與控制電路。[0019]所述存儲(chǔ)與控制電路讀取氣壓高程測(cè)量電路所測(cè)量到的氣壓、溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)運(yùn)算獲得高程，將氣壓、溫度、高程數(shù)據(jù)在顯示模塊的顯示屏上顯示。[0020]所述影像采集與處理模塊包括攝像頭和影像處理電路，攝像頭設(shè)置在殼體上，影像處理電路對(duì)采集的影響處理并發(fā)送給存儲(chǔ)與控制模塊。[0021]所述存儲(chǔ)與控制電路包括通過數(shù)據(jù)總線相連接的控制器和存儲(chǔ)器，還設(shè)有與存儲(chǔ)與控制模塊相連接的數(shù)據(jù)輸出端口。[0022]所述的顯示模塊包括顯示驅(qū)動(dòng)電路和顯示屏，顯示驅(qū)動(dòng)電路在存儲(chǔ)與控制電路的控制下驅(qū)動(dòng)顯示屏，將相應(yīng)的內(nèi)容顯示在顯示屏。[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益的技術(shù)效果:[0024]本實(shí)用新型提供的具有影像采集功能的數(shù)字地質(zhì)羅盤儀，利用磁傳感器電路，輔助以激光模塊的激光指向功能實(shí)現(xiàn)對(duì)方位角進(jìn)行采集；利用傾角傳感器電路，輔助以激光模塊的激光投線功能，對(duì)傾斜角度進(jìn)行采集，且操作十分便利，大幅提高測(cè)量的精準(zhǔn)度，可以在不必刻意保持羅盤水平下實(shí)時(shí)讀取，大幅減少操作時(shí)間。與此同時(shí)，還能夠利用影像采集功能可以拍攝工作現(xiàn)場(chǎng)的圖片或影像數(shù)據(jù)并予以保存，減少攜帶照相機(jī)，減少野外或礦井井下時(shí)地質(zhì)工作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。[0025]進(jìn)一步，本實(shí)用新型提供的具有影像采集功能的數(shù)字地質(zhì)羅盤儀，利用氣壓高程測(cè)量模塊所測(cè)量到的氣壓、溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)運(yùn)算獲得高程，并通過衛(wèi)星定位模塊所測(cè)量到的經(jīng)緯度和高程數(shù)據(jù)；這樣可以及時(shí)為野外地質(zhì)工作者提供包括衛(wèi)星定位、氣溫、氣壓和高程等必要的環(huán)境數(shù)據(jù)依據(jù)，對(duì)野外地質(zhì)工作具有顯著的實(shí)用價(jià)值。[0026]本實(shí)用新型提供的具有影像采集功能的數(shù)字地質(zhì)羅盤儀，在存儲(chǔ)與控制電路的配合下，利用磁傳感器單元電路，輔助以激光模塊的激光指向功能實(shí)現(xiàn)對(duì)方位角進(jìn)行采集；利用傾角傳感器單元電路，輔助以激光模塊的激光投線功能，對(duì)傾斜角度進(jìn)行采集，且操作十分便利，大幅提高測(cè)量的精準(zhǔn)度，可以在不必刻意保持羅盤水平下實(shí)時(shí)讀取，大幅減少操作時(shí)間。


[0027]圖1是本實(shí)用新型具有影像采集功能的數(shù)字地質(zhì)羅盤儀的連接示意圖；[0028]圖2是本實(shí)用新型具有影像采集功能的數(shù)字地質(zhì)羅盤儀的結(jié)構(gòu)框圖；[0029]圖3是本實(shí)用新型具有影像采集功能的數(shù)字地質(zhì)羅盤儀的使用操作流程圖。
具體實(shí)施方式
[0030]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)的說明，所述是對(duì)本實(shí)用新型的解釋而不是限定。[0031]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型礦用數(shù)字地質(zhì)羅盤儀做詳細(xì)描述:[0032]參見圖1、圖2，一種具有影像采集功能的數(shù)字地質(zhì)羅盤儀，包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)置有分別與存儲(chǔ)與控制電路相連接的氣壓高程測(cè)量電路、激光模塊、影像采集與處理模塊、方位角與傾角數(shù)據(jù)采集電路、衛(wèi)星定位模塊、電源電路和顯示模塊。[0033]存儲(chǔ)與控制模塊讀取方位角與傾角數(shù)據(jù)采集模塊所測(cè)量到的方位角與傾角數(shù)據(jù)，經(jīng)運(yùn)算獲得仰俯角和側(cè)滾角，將方位角、仰俯角和側(cè)滾角數(shù)據(jù)，并發(fā)送至顯示模塊顯示；[0034]存儲(chǔ)與控制模塊接收影像采集與處理模塊所采集的圖像數(shù)據(jù)，并發(fā)送至顯示模塊上顯示;[0035]當(dāng)顯示在顯示模塊上數(shù)據(jù)需要保存時(shí)，在存儲(chǔ)至存儲(chǔ)與控制模塊的控制下，該數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)至存儲(chǔ)與控制模塊。[0036]進(jìn)一步，存儲(chǔ)與控制電路控制激光模塊的激光指向功能，該功能能夠使羅盤儀發(fā)射一個(gè)與當(dāng)前羅盤儀方位角一致的激光束，輔助方位角測(cè)量時(shí)測(cè)量方位的確定；存儲(chǔ)與控制電路控制激光模塊的激光投線功能，該功能能夠使羅盤儀發(fā)射一條與當(dāng)前羅盤儀傾斜角度(仰俯角和側(cè)滾角)一致的激光線，輔助傾角測(cè)量時(shí)測(cè)量當(dāng)前對(duì)象傾斜角度的確定。[0037]具體的，所述的方位角與傾角數(shù)據(jù)采集模塊包括磁傳感器、加速度傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器，磁傳感器采集并給出方位角，重力加速度傳感器采集并給出傾斜角度。[0038]所述磁傳感器為3軸磁傳感器，所述重力加速度傳感器為3軸加速度傳感器。還可以，將3軸磁傳感器與3軸重力加速度傳感器集成設(shè)計(jì)，集成為三軸磁力計(jì)和三軸加速計(jì)的傳感器。[0039]進(jìn)一步，所述的殼體內(nèi)還設(shè)有與存儲(chǔ)與控制模塊相連接的氣壓高程測(cè)量模塊，存儲(chǔ)與控制模塊讀取氣壓高程測(cè)量模塊所測(cè)量到的氣壓、溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)運(yùn)算獲得高程，將氣壓、溫度、高程數(shù)據(jù)存貯并在顯示模塊上顯示。[0040]所述的殼體內(nèi)還設(shè)有與存儲(chǔ)與控制模塊相連接的衛(wèi)星定位模塊，存儲(chǔ)與控制模塊讀取衛(wèi)星定位模塊所測(cè)量到的經(jīng)緯度和高程數(shù)據(jù)，將經(jīng)緯度和高程數(shù)據(jù)存貯并在顯示模塊上顯示。[0041]下面對(duì)各模塊進(jìn)行詳細(xì)的說明:[0042]方位角與傾角數(shù)據(jù)采集模塊:所述的方位角與傾角數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路包括磁傳感器、加速度傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將磁傳感器、加速度傳感器所采集的原始數(shù)據(jù)的調(diào)理并將其發(fā)送給存儲(chǔ)與控制電路。[0043]具體的所述磁傳感器為3軸磁傳感器，所述重力加速度傳感器為3軸加速度傳感器。還可將3軸磁傳感器與3軸重力加速度傳感器集成設(shè)計(jì)，集成為三軸磁力計(jì)和三軸加速計(jì)的傳感器。[0044]影像采集處理模塊:包括攝像頭和影像處理電路，攝像頭設(shè)置在殼體上，影像處理電路對(duì)采集的影響處理并發(fā)送給存儲(chǔ)與控制模塊，完成圖片或影像數(shù)據(jù)的采集與存儲(chǔ)。[0045]激光模塊:所述激光模塊具備激光指向功能與激光投線功能。采用微型的以激光二極管為核心的模組設(shè)計(jì)，可以直接采用目前常見的微型激光束模組、“一字”激光模組，具備投射點(diǎn)狀激光、“一字”線激光功能。激光指向功能能夠使羅盤儀發(fā)射一個(gè)與當(dāng)前羅盤儀方位角一致的激光束，輔助方位角測(cè)量時(shí)測(cè)量方位的確定；激光投線功能能夠使羅盤儀發(fā)射一條與當(dāng)前羅盤儀傾斜角度(仰俯角和側(cè)滾角)一致的連續(xù)激光線，輔助傾角測(cè)量時(shí)測(cè)量當(dāng)前對(duì)象傾斜角度的確定；[0046]存儲(chǔ)與控制模塊:包括通過數(shù)據(jù)總線相連接的控制器和存儲(chǔ)器，對(duì)整個(gè)羅盤操作的電路控制、數(shù)據(jù)處理，如總電源開關(guān)、顯示控制、上述傳感器采集數(shù)據(jù)的加工處理、方位角、傾角、顯示內(nèi)容控制，以及氣溫、氣壓、高程等數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)等。[0047]顯示模塊:采用液晶屏顯示模組，用于顯示結(jié)果數(shù)據(jù)如方位角、橫滾角、仰俯角度、氣溫、氣壓高程數(shù)據(jù)及方位變化模擬圖形、仰俯與橫滾模擬圖形等(仰俯角指當(dāng)前航向即方位角方向線相對(duì)水平面的夾角；橫滾角指羅盤平面垂直于航向方向與水平面的夾角)。當(dāng)需要調(diào)用影像時(shí)，調(diào)用影像并在液晶屏上進(jìn)行顯示。[0048]電源模塊:負(fù)責(zé)系統(tǒng)各電路供電。[0049]氣壓高程測(cè)量模塊，采用大氣壓力傳感器，與存儲(chǔ)與控制模塊配合，完成大氣壓力、溫度采集，并換算成高程數(shù)據(jù)的功能。具體的所述的氣壓高程測(cè)量模塊包括大氣壓力傳感器和處理芯片，大氣壓力傳感器將所檢測(cè)的信號(hào)發(fā)送給處理芯片。[0050]衛(wèi)星定位模塊:采用衛(wèi)星定位芯片，與存儲(chǔ)與控制模塊配合，完成觀測(cè)點(diǎn)經(jīng)緯度及高程坐標(biāo)數(shù)據(jù)的獲取功能。可采用GPS定位模塊、北斗系統(tǒng)定位模塊、格洛納斯定位模塊、伽利略系統(tǒng)定位模塊中的一種或幾種組合。[0051]如圖3所示，本實(shí)用新型具有影像采集功能的數(shù)字地質(zhì)羅盤儀，其操作過程包括如下步驟:[0052]I)方位角、傾角數(shù)據(jù)采集:存儲(chǔ)及控制模塊通過數(shù)據(jù)采集模塊中的3軸磁傳感器芯片、3軸傾角傳感器芯片讀取各傳感器的地磁場(chǎng)數(shù)據(jù)與重力加速度變化數(shù)據(jù)。[0053]2)影像數(shù)據(jù)采集:通過微型高分辨率數(shù)字?jǐn)z像頭，實(shí)現(xiàn)原始數(shù)字影像數(shù)據(jù)的獲取。[0054]3)數(shù)據(jù)處理:存儲(chǔ)及控制模塊對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)在控制模塊中進(jìn)行加工處理，按照各類傳感器原始數(shù)據(jù)，計(jì)算出最終方位角、仰俯、橫滾角度。[0055]數(shù)據(jù)顯示與存儲(chǔ)對(duì)上述處理完畢的數(shù)據(jù)由控制模塊發(fā)送指令到顯示模塊進(jìn)行顯示，控制模塊負(fù)責(zé)對(duì)顯示內(nèi)容的控制。必要時(shí)存儲(chǔ)顯示結(jié)果，如經(jīng)緯度、溫度、方位角、仰俯、橫滾等。[0056]當(dāng)采用氣壓高程測(cè)量模塊或衛(wèi)星定位模塊時(shí)，其數(shù)據(jù)采集如下:[0057]氣壓高程測(cè)量模塊數(shù)據(jù)采集:通過氣壓高程測(cè)量模塊中的處理芯片讀取大氣壓力傳感器的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)原始溫度、大氣壓力數(shù)據(jù)的獲取，進(jìn)而通過運(yùn)算獲得高程數(shù)據(jù)或高程數(shù)據(jù)。[0058]衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)采集:通過衛(wèi)星定位模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)觀測(cè)點(diǎn)位置坐標(biāo)的經(jīng)緯度值、高程數(shù)據(jù)的獲取。這樣就可以提供兩種途徑所獲得的高程數(shù)據(jù)，可以進(jìn)一步相互印正。[0059]本實(shí)用新型具有影像采集功能的數(shù)字地質(zhì)羅盤儀采用電子羅盤技術(shù)、重力加速度檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合，配合激光技術(shù)，衛(wèi)星定位技術(shù)等將有效避免傳統(tǒng)羅盤儀設(shè)計(jì)的不足，并且具備更加適合野外地質(zhì)調(diào)查環(huán)境使用的優(yōu)點(diǎn)，成為地質(zhì)工作者的新型工作利器，還可以廣泛應(yīng)用于戶外運(yùn)動(dòng)等領(lǐng)域。與此同時(shí)，還能夠利用影像采集功能可以拍攝工作現(xiàn)場(chǎng)的圖片或影像數(shù)據(jù)并予以保存，減少攜帶照相機(jī)，減少野外或礦井井下時(shí)地質(zhì)工作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。[0060]具體的，本實(shí)用新型采用目前市場(chǎng)上可以方便購買到的磁傳感器、激光模組、GPS等衛(wèi)星定位模塊、重力加速度傳感器作為核心電子芯片，并通過電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)，完成較高精度、同時(shí)能夠獲取觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)、氣溫、氣壓、高程數(shù)據(jù)的地質(zhì)羅盤儀的設(shè)計(jì)。其中:[0061](I)當(dāng)前市場(chǎng)上的電子羅盤，也叫數(shù)字指南針，是利用磁傳感器測(cè)量地磁場(chǎng)來定北極的一種裝置。它只能測(cè)量方位，不能用于測(cè)量?jī)A斜角度。這種電子羅盤或稱數(shù)字羅盤已經(jīng)廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦、消費(fèi)類電子、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)和個(gè)人導(dǎo)航系統(tǒng)等領(lǐng)域。這種電子羅盤可以分為平面電子羅盤和三維(軸)電子羅盤。平面電子羅盤要求用戶在使用時(shí)必須保持羅盤的水平，否則當(dāng)羅盤發(fā)生傾斜時(shí)，也會(huì)給出航向的變化而實(shí)際上航向并沒有變化。三維(軸)電子羅盤克服了平面電子羅盤在使用中的嚴(yán)格限制，因?yàn)槿S(軸)電子羅盤在其內(nèi)部加入了傾角傳感器，如果羅盤發(fā)生傾斜時(shí)可以對(duì)羅盤進(jìn)行傾斜補(bǔ)償，這樣即使羅盤發(fā)生傾斜，航向(方位)數(shù)據(jù)依然準(zhǔn)確無誤。有時(shí)為了克服溫度漂移，羅盤也可內(nèi)置溫度補(bǔ)償裝置，最大限度減少傾斜角和指向角的溫度漂移。[0062](2)重力加速度傳感器(傾角傳感器)，它可以在傾斜檢測(cè)應(yīng)用中測(cè)量靜態(tài)重力加速度，還可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)或沖擊導(dǎo)致的動(dòng)態(tài)加速度。其高分辨率足以能夠測(cè)量不到0.1°的傾斜角度變化。此類芯片采用超低功耗3軸加速度計(jì)，可以同時(shí)讀取沿航向(方位角方向)上的仰俯角度和垂直航向的橫滾角度，分辨率高，可以滿足對(duì)各類對(duì)象的傾斜角度的測(cè)量。并且由于同時(shí)可以讀取仰俯、橫滾兩個(gè)角度，而給羅盤讀取傾角帶來操作上的便利(不必刻意旋轉(zhuǎn)羅盤，可以讀取即時(shí)的傾角)。此類傾角傳感器在軍事、航天航空、工業(yè)自動(dòng)化、工程機(jī)械、鐵路機(jī)車、消費(fèi)電子、海洋船舶等領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用。[0063](3)本實(shí)用新型采用常見的微型高分辨率數(shù)字?jǐn)z像頭，作為影像采集傳感器，并配合影像數(shù)據(jù)處理電路，結(jié)合存儲(chǔ)控制模塊完成影像數(shù)據(jù)的拍攝和存儲(chǔ)功能。當(dāng)前，微型攝像機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)十分普遍，它廣泛應(yīng)用于手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品、視頻監(jiān)控、管道拍攝、特殊攝像(如偵查拍攝、記著取證等)領(lǐng)域，可以進(jìn)行照片拍攝和連續(xù)攝像，分辨率可以到達(dá)420TVLine以上，在必要時(shí)配合閃光燈或輔助光源，可以獲得效果理想的影像數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型的影像采集功能，即是采用此類微型攝像機(jī)功能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。這樣，在地質(zhì)工作應(yīng)用中可以實(shí)現(xiàn)工具的集成應(yīng)用，即數(shù)字地質(zhì)羅盤功能與影像采集功能相配合，在提高地質(zhì)工作者的對(duì)地質(zhì)體進(jìn)行方位角、傾角測(cè)量工作效率的同時(shí)，還可以獲取到現(xiàn)場(chǎng)更為詳實(shí)的影像數(shù)據(jù)。[0064](4)激光模組:用于投射一條激光束、激光線，激光具有投射距離遠(yuǎn)，擴(kuò)散小的特點(diǎn)，廣泛用于工業(yè)、民用的各類需要精確標(biāo)定方向、水平線的各類場(chǎng)合，如激光指向儀、精密車床加工的投線儀等。由于本多功能羅盤儀是一種便攜設(shè)備，可以采用市場(chǎng)上常見的波長(zhǎng)650nm、功耗在5mW左右的微型激光模組，也可以采購相應(yīng)的激光二極管等核心部件，自行設(shè)計(jì)該組件。[0065](5)大氣壓力傳感器，如BMP085傳感器，并配合數(shù)據(jù)處理電路設(shè)計(jì)，結(jié)合存儲(chǔ)控制模塊完成溫度、氣壓數(shù)據(jù)獲取，并通過大氣壓與高程的近似線性的轉(zhuǎn)換算法，獲取高程數(shù)據(jù)。當(dāng)前，大氣壓力傳感器的應(yīng)用已經(jīng)十分普遍，它廣泛應(yīng)用于戶外運(yùn)動(dòng)、體育、醫(yī)療健康、天氣預(yù)報(bào)等領(lǐng)域，可以實(shí)時(shí)的溫度、氣壓、高程數(shù)據(jù)的獲取。本實(shí)用新型的氣溫、氣壓、高程數(shù)據(jù)的獲取功能，即是采用此類大氣壓力傳感器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。這樣，在地質(zhì)工作應(yīng)用中可以實(shí)現(xiàn)多種有價(jià)值數(shù)據(jù)的獲取，即數(shù)字地質(zhì)羅盤功能(獲取方位角、傾角)與氣溫、氣壓、高程獲取功能相配合，在提高地質(zhì)工作者的對(duì)地質(zhì)體進(jìn)行方位角、傾角測(cè)量工作效率的同時(shí)，還可以獲取到現(xiàn)場(chǎng)更為豐富的科考數(shù)據(jù)，同時(shí)為野外生存提供科考保障。[0066](6)衛(wèi)星定位模塊，采用當(dāng)前常見四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng):美國的GPS (全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))、中國的北斗系統(tǒng)、俄羅斯的格洛納斯系統(tǒng)、歐洲的伽利略系統(tǒng)技術(shù)的一種或多種核心芯片設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，獲取觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)信息，信息包括經(jīng)、緯度、高程等數(shù)據(jù)，衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車導(dǎo)航、航海航空、地面測(cè)繪、軍事等領(lǐng)域。通過該模塊的功能可以使地質(zhì)工作者或戶外探險(xiǎn)者方便地獲得當(dāng)前的坐標(biāo)位置及高程數(shù)據(jù)，當(dāng)前GPS的地面定位精度為5-15m，北斗系統(tǒng)的精度為IOm左右。[0067]本實(shí)用新型通過對(duì)上述三方面進(jìn)行常規(guī)電子技術(shù)開發(fā)，實(shí)現(xiàn)礦用地質(zhì)羅盤儀讀取方位角、傾角的功能。具有如下優(yōu)點(diǎn):[0068](I)精度高:兩種傳感器讀取的方位角精度一般可以達(dá)到3.0°、傾角測(cè)量精度一般可以達(dá)到0.1°。配合激光指向、激光投線功能，能夠使用戶更加準(zhǔn)確地測(cè)量被測(cè)對(duì)象的特征值(方位角、傾角)。[0069](2)操作十分便利:該數(shù)字羅盤在讀取方位角時(shí)由于采用三維(軸)技術(shù)，有角度補(bǔ)償功能，可以在不必刻意保持羅盤水平下實(shí)時(shí)讀取，大幅減少操作時(shí)間。[0070]( 3 )重量輕攜帶更加方便:由于該設(shè)計(jì)是基于電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)模式，可以實(shí)現(xiàn)羅盤重量?jī)H為傳統(tǒng)羅盤的1/2，厚度尺寸達(dá)到傳統(tǒng)羅盤的1/3左右，并可以不攜帶數(shù)碼相機(jī)。[0071](4)數(shù)據(jù)更為豐富:對(duì)于野外地質(zhì)工作者或戶外運(yùn)動(dòng)者除了一般地質(zhì)羅盤具有的測(cè)量方位、傾角功能外，更可以獲取經(jīng)緯度坐標(biāo)、溫度、壓力、高程等數(shù)據(jù)，從而為地質(zhì)工作提供更為豐富可靠的成果，同時(shí)，為野外工作者的生存能力提供保障。[0072]以上所述僅為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，不是全部或唯一的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本實(shí)用新型說明書而對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求1.一種具有影像采集功能的數(shù)字地質(zhì)羅盤儀，其特征在于，包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)置有分別與存儲(chǔ)與控制模塊相連接的方位角與傾角數(shù)據(jù)采集模塊、影像采集與處理模塊、氣壓高程測(cè)量電路、電源電路和顯示模塊； 存儲(chǔ)與控制模塊讀取方位角與傾角數(shù)據(jù)采集模塊所測(cè)量到的方位角與傾角數(shù)據(jù)，經(jīng)運(yùn)算獲得仰俯角和側(cè)滾角，將方位角、仰俯角和側(cè)滾角數(shù)據(jù)，并發(fā)送至顯示模塊顯示； 存儲(chǔ)與控制模塊接收影像采集與處理模塊所采集的圖像數(shù)據(jù)，并發(fā)送至顯示模塊上顯示； 當(dāng)顯示在顯示模塊上數(shù)據(jù)需要保存時(shí)，在存儲(chǔ)至存儲(chǔ)與控制模塊的控制下，該數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)至存儲(chǔ)與控制模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的具有影像采集功能的數(shù)字地質(zhì)羅盤儀，其特征在于，所述的方位角與傾角數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路包括磁傳感器、加速度傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將磁傳感器、加速度傳感器所采集的原始數(shù)據(jù)的調(diào)理并將其發(fā)送給存儲(chǔ)與控制電路。
3.如權(quán)利要求2所述的具有影像采集功能的數(shù)字地質(zhì)羅盤儀，其特征在于，所述磁傳感器為3軸磁傳感器，所述加速度傳感器為3軸加速度傳感器； 或者是集成3軸磁傳感器與3軸加速度傳感器的集成傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的具有影像采集功能的數(shù)字地質(zhì)羅盤儀，其特征在于，所述的殼體內(nèi)還設(shè)有與存儲(chǔ)與控制電路相連接的激光模塊，存儲(chǔ)與控制電路控制激光模塊的激光指向和/或激光投線； 存儲(chǔ)與控制電路控制激光模塊的激光指向，使激光模塊發(fā)射一束與當(dāng)前羅盤儀方位角一致的激光束； 存儲(chǔ)與控制電路控制激光模塊的激光投線，使激光模塊發(fā)射一條與當(dāng)前羅盤儀傾斜角度一致的激光線。
5.如權(quán)利要求1所述的具有影像采集功能的數(shù)字地質(zhì)羅盤儀，其特征在于，所述的殼體內(nèi)還設(shè)有與存儲(chǔ)與控制電路相連接的衛(wèi)星定位模塊，存儲(chǔ)與控制電路讀取衛(wèi)星定位模塊所測(cè)量到的經(jīng)緯度，將經(jīng)緯度數(shù)據(jù)在顯示模塊的顯示屏上顯示。
6.如權(quán)利要求5所述的具有影像采集功能的數(shù)字地質(zhì)羅盤儀，其特征在于，所述的衛(wèi)星定位模塊還連接有天線，采用GPS定位模塊、北斗系統(tǒng)定位模塊、格洛納斯定位模塊、伽利略系統(tǒng)定位 模塊中的一種或幾種組合；衛(wèi)星定位模塊將所檢測(cè)的定位信息發(fā)送給存儲(chǔ)與控制電路。
7.如權(quán)利要求1所述的具有影像采集功能的數(shù)字地質(zhì)羅盤儀，其特征在于，存儲(chǔ)與控制電路讀取氣壓高程測(cè)量電路所測(cè)量到的氣壓、溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)運(yùn)算獲得高程，將氣壓、溫度、高程數(shù)據(jù)在顯示模塊的顯示屏上顯示。
8.如權(quán)利要求1所述的具有影像采集功能的數(shù)字地質(zhì)羅盤儀，其特征在于，所述影像采集與處理模塊包括攝像頭和影像處理電路，攝像頭設(shè)置在殼體上，影像處理電路對(duì)采集的影響處理并發(fā)送給存儲(chǔ)與控制模塊。
9.如權(quán)利要求1所述的具有影像采集功能的數(shù)字地質(zhì)羅盤儀，其特征在于，存儲(chǔ)與控制電路包括通過數(shù)據(jù)總線相連接的控制器和存儲(chǔ)器，還設(shè)有與存儲(chǔ)與控制模塊相連接的數(shù)據(jù)輸出端口。
10.如權(quán)利要求1所述的具有影像采集功能的數(shù)字地質(zhì)羅盤儀，其特征在于，所述的顯示模塊包括顯 示驅(qū)動(dòng)電路和顯示屏，顯示驅(qū)動(dòng)電路在存儲(chǔ)與控制電路的控制下驅(qū)動(dòng)顯示屏，將相應(yīng)的內(nèi)容顯示在顯示屏。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種具有影像采集功能的數(shù)字地質(zhì)羅盤儀，包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)置有分別與存儲(chǔ)與控制模塊相連接的方位角與傾角數(shù)據(jù)采集模塊、影像采集與處理模塊、激光模塊、衛(wèi)星定位模塊、氣壓高程測(cè)量電路、電源電路和顯示模塊。本實(shí)用新型能夠利用影像采集功能可以拍攝工作現(xiàn)場(chǎng)的圖片或影像數(shù)據(jù)并予以保存，減少攜帶照相機(jī)，減少野外或礦井井下時(shí)地質(zhì)工作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。本實(shí)用新型利用氣壓高程測(cè)量電路所測(cè)量到的氣壓、溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)運(yùn)算獲得高程，并通過衛(wèi)星定位模塊所測(cè)量到的經(jīng)緯度和高程數(shù)據(jù)；這樣可以及時(shí)為野外地質(zhì)工作者提供包括衛(wèi)星定位、氣溫、氣壓和高程等必要的環(huán)境數(shù)據(jù)依據(jù)，對(duì)野外地質(zhì)工作具有顯著的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G01C17/00GK203083571SQ20132007047
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月6日
發(fā)明者馬培洲, 孫健, 馬慶勛 申請(qǐng)人:馬慶勛