一種具有自校準(zhǔn)功能的激光測(cè)高儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種具有自校準(zhǔn)功能的激光測(cè)高儀，包括基座、可調(diào)節(jié)座腳、下橫梁、中橫梁、上橫梁、豎直刻度尺、水平激光測(cè)距儀、豎直激光發(fā)射器、45度半透半反鏡、45度反射鏡、吊拉環(huán)、重心調(diào)節(jié)塊、下橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和中橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；水平激光測(cè)距儀與45度半透半反鏡均固定安裝在下橫梁上，45度反射鏡通過角度旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝在中橫梁上，下橫梁和中橫梁上均設(shè)置有透射孔，基座上設(shè)置有靶心；豎直激光發(fā)射器、透射孔和靶心的空間位置應(yīng)使得豎直激光發(fā)射器自然下垂時(shí)輸出的激光束，依次穿過兩個(gè)透射孔落在靶心上。本實(shí)用新型可根據(jù)被測(cè)物體的尺寸靈活選擇放大距離，使得其對(duì)測(cè)量距離和被測(cè)物體高度無限制，可以兼顧地理測(cè)高和物體測(cè)高，一機(jī)多用。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于激光測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種具有自校準(zhǔn)功能的激光測(cè)高儀。 一種具有自校準(zhǔn)功能的激光測(cè)高儀

【背景技術(shù)】
[0002] 國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中對(duì)于高度的測(cè)量需求很多，大到地質(zhì)勘測(cè)、建筑物高度測(cè)量或者 山脈相對(duì)商度測(cè)量，可以稱為地理測(cè)商；小到身商檢測(cè)、機(jī)械零件尺寸檢驗(yàn)等，可以稱為物 體測(cè)高。
[0003] 關(guān)于高度的測(cè)量方法或者儀器已經(jīng)有很多，在一些建設(shè)項(xiàng)目的工地上，技術(shù)人員 進(jìn)行地理測(cè)高工作所使用的儀器是經(jīng)緯儀。經(jīng)緯儀由望遠(yuǎn)鏡、水平度盤、堅(jiān)直度盤、水準(zhǔn)器、 基座等組成。測(cè)量時(shí)，將經(jīng)緯儀安置在三腳架上，用垂球或光學(xué)對(duì)點(diǎn)器將儀器中心對(duì)準(zhǔn)地面 測(cè)站點(diǎn)上，用水準(zhǔn)器將儀器定平，用望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)測(cè)量目標(biāo)，用水平度盤和堅(jiān)直度盤測(cè)定水平 角和堅(jiān)直角。
[0004] 進(jìn)行物體測(cè)高主要是高度尺，是放置于平臺(tái)上進(jìn)行單軸測(cè)量的儀器，理想的情況 是花崗石平臺(tái)。還有一種是基于三角測(cè)量原理的激光測(cè)距儀，通過對(duì)相關(guān)傾角以及輔助距 離值的測(cè)量間接實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)高度的測(cè)量。申請(qǐng)?zhí)枮?01010256289. 5的專利通過測(cè)高儀上 的角度計(jì)測(cè)量觀察被測(cè)物體最高點(diǎn)時(shí)的仰角，然后測(cè)量被測(cè)物體最高點(diǎn)到觀測(cè)點(diǎn)的水平距 離,從而通過三角關(guān)系實(shí)現(xiàn)高度測(cè)量。
[0005] 綜合以上所述的測(cè)高儀器和方法，存在如下不足：
[0006] 1、由于測(cè)量原理不同、量程不同、測(cè)量精度等級(jí)不同，現(xiàn)有的測(cè)高儀器都是專用設(shè) 備，不能兼顧地理測(cè)高和物體測(cè)高。
[0007] 2、現(xiàn)有的測(cè)高儀器，測(cè)量精度依賴于測(cè)量基準(zhǔn)面的水平度，測(cè)量?jī)x器需要擺放在 穩(wěn)定、平整的基準(zhǔn)表面上，并且水平度的測(cè)量一般依靠自帶或外部的氣泡水平儀，水平檢測(cè) 精度不高，調(diào)節(jié)不方便。
[0008] 3、現(xiàn)有的測(cè)高儀器，對(duì)于凹模、型腔等零件上槽、孔等特征部位的高度，由于探頭 難以伸入，無法測(cè)量。
[0009] 4、經(jīng)緯儀的測(cè)量過程需要多人協(xié)作，操作復(fù)雜；高度尺的測(cè)量過程是接觸式測(cè)量， 與操作者的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系很大，測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性較差。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0010] 本實(shí)用新型針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種操作簡(jiǎn)單方便的具有自校準(zhǔn)功 能的激光測(cè)高儀；該具有自校準(zhǔn)功能的激光測(cè)高儀通過光電對(duì)準(zhǔn)和磁性鉛錘機(jī)構(gòu)，使得自 身的水平度調(diào)節(jié)十分方便、精確可靠；對(duì)被測(cè)物體尺寸無限制，可以兼顧地理測(cè)高和物體測(cè) 高，并且可以測(cè)量各種槽、孔等常規(guī)水平測(cè)高儀無法測(cè)量的部位；由于其基于光學(xué)測(cè)量原 理，單人即可操作，可在各種光線環(huán)境下測(cè)量，測(cè)量精度比現(xiàn)有水平測(cè)高儀更高。
[0011] 本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0012] 一種具有自校準(zhǔn)功能的激光測(cè)高儀，包括基座、多個(gè)可調(diào)節(jié)座腳、下橫梁、中橫梁、 上橫梁、堅(jiān)直刻度尺、水平激光測(cè)距儀、堅(jiān)直激光發(fā)射器、45度半透半反鏡、45度反射鏡、吊 拉環(huán)、重心調(diào)節(jié)塊、下橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和中橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；
[0013] 所述基座的上、下表面均與水平面平行，多個(gè)可調(diào)節(jié)座腳固定安裝在基座的下表 面，用于調(diào)節(jié)基座的高度和水平度；
[0014] 所述重心調(diào)節(jié)塊通過磁性吸力與基座的下表面相連，重心調(diào)節(jié)塊與基座的相對(duì)位 置可任意手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)；
[0015] 所述堅(jiān)直刻度尺堅(jiān)直安裝在基座上，其上標(biāo)有刻度，用于測(cè)量下橫梁與中橫梁相 對(duì)于基座上表面的高度差；
[0016] 所述下橫梁與中橫梁均為水平設(shè)置，亦即與堅(jiān)直重力方向垂直，所述下橫梁通過 下橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在基座上，并可由下橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)做堅(jiān)直方向的上下運(yùn)動(dòng)；所述 中橫梁通過中橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在基座上，并可由中橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)做堅(jiān)直方向的上下 運(yùn)動(dòng)；
[0017] 所述水平激光測(cè)距儀與45度半透半反鏡均固定安裝在下橫梁上，其安裝方位應(yīng) 使得水平激光測(cè)距儀發(fā)射的激光束沿水平方向入射到45度半透半反鏡，經(jīng)過45度半透半 反鏡的轉(zhuǎn)折之后，垂直進(jìn)入45度反射鏡；所述45度反射鏡通過一角度旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝在中橫 梁上，所述角度旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使得45度反射鏡的鏡面與水平面的夾角可在度到度的范圍內(nèi)調(diào) 節(jié)；
[0018] 所述水平激光測(cè)距儀發(fā)射的水平反向的激光束一部分經(jīng)45度半透半反鏡反射， 另一部分經(jīng)45度半透半反鏡透射；反射激光束垂直入射到45度反射鏡，經(jīng)45度反射鏡轉(zhuǎn) 折后，輸出至目標(biāo)測(cè)量點(diǎn)；透射激光束水平入射到待測(cè)物體上；
[0019] 所述上橫梁支撐安裝在基座上，并位于中橫梁的上方，所述吊拉環(huán)固定連接在上 橫梁的上表面，用于懸掛測(cè)量時(shí)使用；所述堅(jiān)直激光發(fā)射器通過柔性掛繩連接在上橫梁的 內(nèi)表面；所述下橫梁和中橫梁上均設(shè)置有透射孔，基座的上表面設(shè)置有靶心；所述堅(jiān)直激 光發(fā)射器、透射孔和靶心的空間位置應(yīng)使得堅(jiān)直激光發(fā)射器自然堅(jiān)直下垂時(shí)輸出的激光 束，依次穿過兩個(gè)透射孔并落在基座的靶心上。
[0020] 優(yōu)選的，所述下橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和中橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別設(shè)置在基座的兩側(cè)；
[0021] 所述下橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一導(dǎo)柱、第一搖桿、第一蝸輪、第一蝸桿、第一絲杠和 第一絲杠滑塊，所述中橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第二導(dǎo)柱、第二搖桿、第二蝸輪、第二蝸桿、第二絲 杠和第一絲杠滑塊；
[0022] 第一導(dǎo)柱堅(jiān)直安裝在基座的左側(cè)，第二導(dǎo)柱堅(jiān)直安裝在基座的右側(cè)；所述下橫梁 的左右兩側(cè)分別與兩個(gè)下滑塊緊固連接，兩個(gè)下滑塊分別可滑移的安裝在第一導(dǎo)柱和第二 導(dǎo)柱上；所述中橫梁的左右兩側(cè)分別與兩個(gè)上滑塊緊固連接，兩個(gè)上滑塊分別可滑移的安 裝在第一導(dǎo)柱和第二導(dǎo)柱上；
[0023] 第一搖桿與第一蝸桿連接，用于驅(qū)動(dòng)第一蝸桿做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述第一蝸輪與第一 蝸桿組成蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第一蝸輪套裝在第一絲杠的一端，與第一絲杠聯(lián)動(dòng)，第一 絲杠滑塊旋入第一絲杠；第一絲杠滑塊與左側(cè)的下滑塊固定連接在一起，左側(cè)的上滑塊內(nèi) 部設(shè)置有一通孔，第一絲杠穿過左側(cè)的上滑塊上的通孔后，通過軸承安裝在第一導(dǎo)柱上；
[0024] 第二搖桿與第二蝸桿連接，用于驅(qū)動(dòng)第二蝸桿做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述第二蝸輪與第二 蝸桿組成蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第二蝸輪套裝在第二絲杠的二端，與第二絲杠聯(lián)動(dòng)；第二 絲杠滑塊旋入第二絲杠；第二絲杠滑塊與右側(cè)的上滑塊固定連接在一起，右側(cè)的下滑塊內(nèi) 部設(shè)置有一通孔，第二絲杠穿過右側(cè)的下滑塊上的通孔，并通過軸承安裝在第二導(dǎo)柱上。
[0025] 優(yōu)選的，所述角度旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括固定板、旋轉(zhuǎn)架、數(shù)顯角度尺、弧形滑槽、滑柱和鎖 緊件，所述固定板和弧形滑槽均固定安裝在中橫梁上，所述45度反射鏡安裝在旋轉(zhuǎn)架上；
[0026] 所述旋轉(zhuǎn)架通過鉸接方式與固定板相連，使得旋轉(zhuǎn)架可繞鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)中 心軸線與水平面平行；所述數(shù)顯角度尺安裝在固定板與旋轉(zhuǎn)架之間，用于測(cè)量并顯示所述 旋轉(zhuǎn)架的轉(zhuǎn)角；
[0027] 所述滑柱固定安裝在旋轉(zhuǎn)架的側(cè)面上端，并穿過弧形滑槽，與鎖緊件相連；所述弧 形滑槽的安裝位置和滑槽長(zhǎng)度應(yīng)使得45度反射鏡的鏡面與水平面的夾角能夠在度到度的 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
[0028] 優(yōu)選的，所述基座的下表面安裝有磁性板，重心調(diào)節(jié)塊上固定連接有一磁性塊，通 過磁性板與磁性塊的吸力實(shí)現(xiàn)重心調(diào)節(jié)塊與基座的連接。
[0029] 本實(shí)用新型具有如下有益效果：
[0030] 1、本實(shí)用新型所述的具有自校準(zhǔn)功能的激光測(cè)高儀，采用了方向性和集中性極好 (發(fā)散角極?。┑募す馐鳛闇y(cè)量探頭，以及角度尺在長(zhǎng)距離情況下對(duì)角邊長(zhǎng)的放大作用， 可以根據(jù)被測(cè)物體的尺寸靈活選擇放大距離，使得其對(duì)測(cè)量距離和被測(cè)物體高度無限制， 可以兼顧地理測(cè)高和物體測(cè)高，一機(jī)多用。
[0031] 2、本實(shí)用新型所述的具有自校準(zhǔn)功能的激光測(cè)高儀，自帶基于光電對(duì)準(zhǔn)原理的水 平度檢測(cè)機(jī)構(gòu)，同時(shí)具有磁性鉛錘水平調(diào)節(jié)（懸掛式測(cè)量時(shí)使用）和可調(diào)地腳水平調(diào)節(jié) (地面擺放式測(cè)量時(shí)使用）兩種調(diào)節(jié)方式和機(jī)構(gòu)，其根據(jù)堅(jiān)直激光發(fā)射器發(fā)出的激光束依 次穿過兩個(gè)透射小孔并落在基座上的靶心上，即是為水平已經(jīng)調(diào)好，該方法利用了重力方 向作為絕對(duì)標(biāo)尺，比傳統(tǒng)氣泡水平儀的更為精確。
[0032] 3、本實(shí)用新型所述的具有自校準(zhǔn)功能的激光測(cè)高儀，利用無機(jī)械接觸的激光束作 為測(cè)量探頭，光束可達(dá)即可測(cè)，因而可以測(cè)量各種槽、孔等常規(guī)水平測(cè)高儀無法測(cè)量的部 位。
[0033] 4、本實(shí)用新型支持兩種使用方式：一是水平擺放使用，調(diào)節(jié)四個(gè)座腳使得裝置水 平；另一種是堅(jiān)直懸掛使用，用掛鉤勾住吊拉環(huán)，調(diào)節(jié)基座底下的重心調(diào)節(jié)塊的位置使得裝 置水平?？梢愿鶕?jù)測(cè)試場(chǎng)地空間限制條件、基準(zhǔn)水平面限制條件靈活選用任意一種，實(shí)用性 很強(qiáng)。
[0034] 5、本實(shí)用新型基于自發(fā)光的可見激光束進(jìn)行測(cè)量，對(duì)環(huán)境光線無要求，適用于黑 暗、明亮、特種顏色燈光等各種測(cè)試環(huán)境，只需根據(jù)需要選擇合適測(cè)量激光束波長(zhǎng)（顏色） 即可，適用性十分廣泛。
[0035] 6、本實(shí)用新型所述的具有自校準(zhǔn)功能的激光測(cè)高儀，單人即可操作，無須協(xié)作，非 接觸式測(cè)量的重復(fù)性好。
[0036] 7、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆裝方便、易于維護(hù)，并且小巧輕便，易于攜帶。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037] 圖1為本實(shí)用新型所述具有自校準(zhǔn)功能的激光測(cè)高儀的原理圖；
[0038] 圖2為本實(shí)用新型所述具有自校準(zhǔn)功能的激光測(cè)高儀的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)圖；
[0039] 圖3為下橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與中橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖一；
[0040] 圖4為下橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與中橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖二；
[0041] 圖5為角度旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；
[0042] 圖6為測(cè)量原理圖；
[0043] 圖中各標(biāo)號(hào)的含義如下：
[0044] 基座1、可調(diào)節(jié)座腳2、下橫梁3、中橫梁4、上橫梁5、堅(jiān)直刻度尺6、水平激光測(cè)距 儀7、堅(jiān)直激光發(fā)射器8、45度半透半反鏡9、45度反射鏡10、吊拉環(huán)11、重心調(diào)節(jié)塊12、下 橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13、中橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)14、透射孔15、靶心16、磁性塊17、柔性掛繩18、激光束 20、固定板21、旋轉(zhuǎn)架22、弧形滑槽24、滑柱25、鎖緊件26、第一導(dǎo)柱31、第一搖桿32、第一 蝸輪33、第一蝸桿34、第一絲杠35、第一絲杠滑塊36、下滑塊37、第二導(dǎo)柱41、第二搖桿42、 第二蝸輪43、第二蝸桿44、第二絲杠45、第一絲杠滑塊46、上滑塊47。

【具體實(shí)施方式】
[0045] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0046] 如圖1-5所示，本實(shí)用新型提供了一種具有自校準(zhǔn)功能的激光測(cè)高儀，包括基座 1、多個(gè)可調(diào)節(jié)座腳2、下橫梁3、中橫梁4、上橫梁5、堅(jiān)直刻度尺6、水平激光測(cè)距儀7、堅(jiān)直 激光發(fā)射器8、45度半透半反鏡9、45度反射鏡10、吊拉環(huán)11、重心調(diào)節(jié)塊12、下橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)13和中橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)14 ;
[0047] 所述基座1的上、下表面均與水平面平行，多個(gè)可調(diào)節(jié)座腳2固定安裝在基座1的 下表面，用于調(diào)節(jié)基座1的高度和水平度；
[0048] 所述重心調(diào)節(jié)塊12通過磁性吸力與基座1的下表面相連，重心調(diào)節(jié)塊12與基座 1的相對(duì)位置可任意手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)；本實(shí)施例中采用的結(jié)構(gòu)為：所述基座1的下表面安裝 有磁性板，重心調(diào)節(jié)塊12上固定連接有一磁性塊17,通過磁性板與磁性塊17的吸力實(shí)現(xiàn)重 心調(diào)節(jié)塊12與基座1的連接。當(dāng)然還可以采用其他結(jié)構(gòu)，比如基座下表面上安裝有磁鐵平 板，重心調(diào)節(jié)塊為有磁性材料；或者基座本身材料為有磁性材料，重心調(diào)節(jié)塊為磁鐵。
[0049] 所述堅(jiān)直刻度尺6堅(jiān)直安裝在基座1上，其上標(biāo)有刻度，用于測(cè)量下橫梁3與中橫 梁4相對(duì)于基座1上表面的高度差；
[0050] 所述下橫梁3與中橫梁4均為水平設(shè)置，亦即與堅(jiān)直重力方向垂直，所述下橫梁3 通過下橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13安裝在基座1上，并可由下橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13驅(qū)動(dòng)做堅(jiān)直重力方向 的上下運(yùn)動(dòng)；所述中橫梁4通過中橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)14安裝在基座1上，并可由中橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)14驅(qū)動(dòng)做堅(jiān)直重力方向的上下運(yùn)動(dòng)；
[0051] 所述水平激光測(cè)距儀7與45度半透半反鏡9均固定安裝在下橫梁3上，其安裝方 位應(yīng)使得水平激光測(cè)距儀7發(fā)射的激光束20沿水平方向入射到45度半透半反鏡9,經(jīng)過 45度半透半反鏡9的轉(zhuǎn)折之后，垂直向上沿堅(jiān)直重力方向入射進(jìn)入45度反射鏡10 ;所述45 度反射鏡10通過一角度旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝在中橫梁4上，所述角度旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使得45度反射鏡 10的鏡面與水平面的夾角可在45度到90度的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；
[0052] 所述水平激光測(cè)距儀7發(fā)射的水平反向的激光束20 -部分經(jīng)45度半透半反鏡9 反射，另一部分經(jīng)45度半透半反鏡9透射；反射激光束垂直入射到45度反射鏡10,經(jīng)45度 反射鏡10轉(zhuǎn)折后，輸出至目標(biāo)測(cè)量點(diǎn)；透射激光束水平入射到待測(cè)物體上；
[0053] 所述上橫梁5支撐安裝在基座1上，并位于中橫梁4的上方，所述吊拉環(huán)11固定 連接在上橫梁5的上表面，用于懸掛測(cè)量時(shí)使用；所述堅(jiān)直激光發(fā)射器8通過柔性掛繩18 連接在上橫梁5的內(nèi)表面；所述下橫梁3和中橫梁4上均設(shè)置有透射孔15,基座1的上表 面設(shè)置有靶心16 ;所述堅(jiān)直激光發(fā)射器8、透射孔15和靶心16的空間位置應(yīng)使得堅(jiān)直激光 發(fā)射器8自然堅(jiān)直下垂時(shí)輸出的激光束，沿堅(jiān)直重力方向行進(jìn)，依次穿過兩個(gè)透射孔15并 落在基座1的靶心16上。
[0054] 所述下橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13和中橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)14分別設(shè)置在基座1的兩側(cè)，他們的 一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)為：所述下橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13包括第一導(dǎo)柱31、第一搖桿32、第一蝸輪33、第 一蝸桿34、第一絲杠35和第一絲杠滑塊36,所述中橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)14包括第二導(dǎo)柱41、第二 搖桿42、第二蝸輪43、第二蝸桿44、第二絲杠45和第一絲杠滑塊46。
[0055] 第一導(dǎo)柱31堅(jiān)直安裝在基座1的左側(cè)，第二導(dǎo)柱41堅(jiān)直安裝在基座1的右側(cè)。所 述下橫梁3的左右兩側(cè)分別與兩個(gè)下滑塊37緊固連接，兩個(gè)下滑塊37分別可滑移的安裝 在第一導(dǎo)柱31和第二導(dǎo)柱41上。所述中橫梁4的左右兩側(cè)分別與兩個(gè)上滑塊47緊固連 接，兩個(gè)上滑塊47分別可滑移的安裝在第一導(dǎo)柱31和第二導(dǎo)柱41上。
[0056] 第一搖桿32與第一蝸桿34連接，用于驅(qū)動(dòng)第一蝸桿34做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述第一蝸 輪33與第一蝸桿34組成蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第一蝸輪33套裝在第一絲杠35的一端， 與第一絲杠35聯(lián)動(dòng)，第一絲杠滑塊36旋入第一絲杠35。第一絲杠滑塊36與左側(cè)的下滑 塊37固定連接在一起，左側(cè)的上滑塊47內(nèi)部設(shè)置有一通孔，第一絲杠35穿過左側(cè)的上滑 塊47上的通孔后，通過軸承安裝在第一導(dǎo)柱31上。
[0057] 第二搖桿42與第二蝸桿44連接，用于驅(qū)動(dòng)第二蝸桿44做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述第二蝸 輪43與第二蝸桿44組成蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第二蝸輪43套裝在第二絲杠45的二端， 與第二絲杠45聯(lián)動(dòng)；第二絲杠滑塊46旋入第二絲杠45。第二絲杠滑塊46與右側(cè)的上滑 塊47固定連接在一起，右側(cè)的下滑塊37內(nèi)部設(shè)置有一通孔，第二絲杠45穿過右側(cè)的下滑 塊37上的通孔，并通過軸承安裝在第二導(dǎo)柱41上。
[0058] 所述角度旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)為：包括固定板21、旋轉(zhuǎn)架22、數(shù)顯角度尺23、 弧形滑槽24、滑柱25和鎖緊件26,所述固定板21和弧形滑槽24均固定安裝在中橫梁4上， 所述45度反射鏡10安裝在旋轉(zhuǎn)架22上；
[0059] 所述旋轉(zhuǎn)架22通過鉸接方式與固定板21相連，使得旋轉(zhuǎn)架22可繞鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)， 其轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸線與水平面平行；所述數(shù)顯角度尺安裝在固定板21與旋轉(zhuǎn)架22之間，用于測(cè) 量并顯示所述旋轉(zhuǎn)架22的轉(zhuǎn)角；
[0060] 所述滑柱25固定安裝在旋轉(zhuǎn)架22的側(cè)面上端，并穿過弧形滑槽24,與鎖緊件26 相連；所述弧形滑槽24的安裝位置和滑槽長(zhǎng)度應(yīng)使得45度反射鏡10的鏡面與水平面的夾 角能夠在45度到90度的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
[0061] 采用上述具有自校準(zhǔn)功能的激光測(cè)高儀進(jìn)行高度測(cè)量的步驟包括如下兩個(gè)步 驟：
[0062] 第一步，具有自校準(zhǔn)功能的激光測(cè)高儀的安放，具體如下：
[0063] 根據(jù)測(cè)量環(huán)境和測(cè)量條件情況，有兩種安放方式。
[0064] 方式一，如果測(cè)量空間許可，并且存在較好的基準(zhǔn)平面，可以將具有自校準(zhǔn)功能的 激光測(cè)高儀安放在基準(zhǔn)平面上，調(diào)節(jié)多個(gè)可調(diào)節(jié)座腳2,使得調(diào)節(jié)基座1的高度合適（水平 激光測(cè)距儀7發(fā)射的測(cè)量激光束正好水平入射到被測(cè)對(duì)象上的待測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)，即圖6中的C 點(diǎn)），并且使得具有自校準(zhǔn)功能的激光測(cè)高儀的水平度滿足測(cè)量精度要求，即堅(jiān)直激光發(fā)射 器8自然堅(jiān)直下垂時(shí)輸出的激光束，沿堅(jiān)直重力方向行進(jìn)，依次穿過兩個(gè)透射孔15并落在 基座1的靶心16上；
[0065] 方式二，如果不存在較好的基準(zhǔn)平面，則可以將具有自校準(zhǔn)功能的激光測(cè)高儀用 柔性繩子穿過吊拉環(huán)11懸掛固定在外部穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體上，然后調(diào)節(jié)柔性繩子的長(zhǎng)度和移動(dòng) 重心調(diào)節(jié)塊12與基座1的相對(duì)位置，使得調(diào)節(jié)基座1的高度合適（水平激光測(cè)距儀7發(fā) 射的測(cè)量激光束正好水平入射到被測(cè)對(duì)象上的待測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)，即圖6中的C點(diǎn)），并且使得具 有自校準(zhǔn)功能的激光測(cè)高儀的水平度滿足測(cè)量精度要求，即堅(jiān)直激光發(fā)射器8自然堅(jiān)直下 垂時(shí)輸出的激光束，沿堅(jiān)直重力方向行進(jìn)，依次穿過兩個(gè)透射孔15并落在基座1的靶心16 上。
[0066] 第二步，測(cè)量與計(jì)算，具體如下：
[0067] 開啟水平激光測(cè)距儀7,水平激光測(cè)距儀7發(fā)射出測(cè)量激光束，并記錄其發(fā)射時(shí)間 tl，測(cè)量激光束由E點(diǎn)沿水平方向入射到45度半透半反鏡9上的D點(diǎn)，在此激光束將分為兩 束即透射激光束和反射激光束，其中透射激光束水平入射到被測(cè)對(duì)象上的C點(diǎn)，假設(shè)C點(diǎn)處 非鏡面（實(shí)際的被測(cè)對(duì)象一般不具有鏡面反射特征），那么由幾何光學(xué)和物理光學(xué)知識(shí)可 知，被測(cè)對(duì)象C點(diǎn)處散射的回束光線總有一定比例將沿原路返回，并由水平激光測(cè)距儀7的 光電探測(cè)元件接收，記錄其接收時(shí)間t2 ;同時(shí)，D點(diǎn)處的反射激光束將轉(zhuǎn)折90度方向射入到 45度反射鏡10的B點(diǎn)處，根據(jù)預(yù)先調(diào)節(jié)的中橫梁4的堅(jiān)直位置以及45度反射鏡10的角度 (如圖6所示，標(biāo)記45度反射鏡10的中心軸線與水平激光測(cè)距儀7發(fā)射的激光束之間的縱 向距離為H1，45度反射鏡10的出光方向與水平面之間的夾角為alpha)，可以使得由B點(diǎn)反 射的激光束正好到達(dá)目標(biāo)測(cè)量點(diǎn)A處，假設(shè)A點(diǎn)處非鏡面（實(shí)際的被測(cè)對(duì)象一般不具有鏡 面反射特征），那么由幾何光學(xué)和物理光學(xué)知識(shí)可知，被測(cè)對(duì)象A點(diǎn)處散射的回束光線總有 一定比例將沿原路返回，并由水平激光測(cè)距儀7的光電探測(cè)元件接收，記錄其接收時(shí)間t3。
[0068] 設(shè)光速為Vc，AB之間距離為L(zhǎng)3,⑶之間距離為L(zhǎng)l，DE之間距離為d (亦即水平激 光測(cè)距儀7與45度半透半反鏡9之間的距離，根據(jù)二者安裝方位關(guān)系，d是預(yù)設(shè)的已知數(shù) 值），根據(jù)光程計(jì)算公式，有如下關(guān)系式成立：
[0069] L3=Vc*(t3-tl)-H_d
[0070] Ll=Vc*(t2-tl)_d
[0071] 那么，被測(cè)對(duì)象的高度值Η(亦即AC點(diǎn)的垂直距離）的計(jì)算有如下兩種方式：
[0072] 方式一，如果被測(cè)對(duì)象的橫向尺寸（亦即AC點(diǎn)的水平距離）L2采用其他方式測(cè)量 已知（符合大多數(shù)物體測(cè)高情形），則Η的計(jì)算公式為：
[0073] H=H1+H2=H1+L*tg(alpha) = Η1+(L1+L2)*tg(alpha)
[0074] 方式二，如果被測(cè)對(duì)象的橫向尺寸（亦即AC點(diǎn)的水平距離）L2難以測(cè)量（符合大 多數(shù)地理測(cè)高情形），則Η的計(jì)算公式為：
[0075] Η = Η1+Η2 = Hl+L3*sin (alpha)
[0076] 本實(shí)用新型可改變?yōu)槎喾N方式對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的，這樣的改變不 認(rèn)為脫離本實(shí)用新型的范圍。所有這樣的對(duì)所述領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的修改，將包括 在本權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種具有自校準(zhǔn)功能的激光測(cè)高儀，其特征在于，包括基座（1)、多個(gè)可調(diào)節(jié)座腳 (2) 、下橫梁（3)、中橫梁（4)、上橫梁（5)、堅(jiān)直刻度尺（6)、水平激光測(cè)距儀（7)、堅(jiān)直激光發(fā) 射器（8)、45度半透半反鏡（9)、45度反射鏡（10)、吊拉環(huán)（11)、重心調(diào)節(jié)塊（12)、下橫梁驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)（13)和中橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（14); 所述基座（1)的上、下表面均與水平面平行，多個(gè)可調(diào)節(jié)座腳（2)固定安裝在基座（1) 的下表面，用于調(diào)節(jié)基座（1)的高度和水平度； 所述重心調(diào)節(jié)塊（12)通過磁性吸力與基座（1)的下表面相連，重心調(diào)節(jié)塊（12)與基 座（1)的相對(duì)位置可任意手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)； 所述堅(jiān)直刻度尺（6)堅(jiān)直安裝在基座（1)上，其上標(biāo)有刻度，用于測(cè)量下橫梁（3)與中 橫梁（4)相對(duì)于基座（1)上表面的高度差； 所述下橫梁（3)與中橫梁（4)均為水平設(shè)置，亦即與堅(jiān)直重力方向垂直，所述下橫梁 (3) 通過下橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（13)安裝在基座（1)上，并可由下橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（13)驅(qū)動(dòng)做堅(jiān)直 重力方向的上下運(yùn)動(dòng)；所述中橫梁（4)通過中橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（14)安裝在基座（1)上，并可 由中橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（14)驅(qū)動(dòng)做堅(jiān)直重力方向的上下運(yùn)動(dòng)； 所述水平激光測(cè)距儀（7)與45度半透半反鏡（9)均固定安裝在下橫梁（3)上，其安 裝方位應(yīng)使得水平激光測(cè)距儀（7)發(fā)射的激光束（20)沿水平方向入射到45度半透半反鏡 (9)，經(jīng)過45度半透半反鏡（9)的轉(zhuǎn)折之后，向上沿堅(jiān)直重力方向入射進(jìn)45度反射鏡（10); 所述45度反射鏡（10)通過一角度旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝在中橫梁（4)上，所述角度旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使得 45度反射鏡（10)的鏡面與水平面的夾角可在45度到90度的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)； 所述水平激光測(cè)距儀（7)發(fā)射的水平反向的激光束（20) -部分經(jīng)45度半透半反鏡 (9)反射，另一部分經(jīng)45度半透半反鏡（9)透射；反射激光束垂直入射到45度反射鏡（10)， 經(jīng)45度反射鏡（10)轉(zhuǎn)折后，輸出至目標(biāo)測(cè)量點(diǎn)；透射激光束水平入射到待測(cè)物體上； 所述上橫梁（5)支撐安裝在基座（1)上，并位于中橫梁（4)的上方，所述吊拉環(huán)（11) 固定連接在上橫梁（5)的上表面，用于懸掛測(cè)量時(shí)使用；所述堅(jiān)直激光發(fā)射器（8)通過柔性 掛繩（18)連接在上橫梁（5)的內(nèi)表面；所述下橫梁（3)和中橫梁（4)上均設(shè)置有透射孔 (15) ，基座（1)的上表面設(shè)置有靶心（16);所述堅(jiān)直激光發(fā)射器（8)、透射孔（15)和靶心 (16) 的空間位置應(yīng)使得堅(jiān)直激光發(fā)射器（8)自然堅(jiān)直下垂時(shí)輸出的激光束，沿堅(jiān)直重力方 向行進(jìn)，依次穿過兩個(gè)透射孔（15)并落在基座（1)的靶心（16)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自校準(zhǔn)功能的激光測(cè)高儀，其特征在于，所述下橫梁驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)（13)和中橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（14)分別設(shè)置在基座（1)的兩側(cè)； 所述下橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（13)包括第一導(dǎo)柱（31)、第一搖桿（32)、第一蝸輪（33)、第一 蝸桿（34)、第一絲杠（35)和第一絲杠滑塊（36)，所述中橫梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（14)包括第二導(dǎo)柱 (41)、第二搖桿（42)、第二蝸輪（43)、第二蝸桿（44)、第二絲杠（45)和第一絲杠滑塊（46); 第一導(dǎo)柱（31)堅(jiān)直安裝在基座（1)的左側(cè)，第二導(dǎo)柱（41)堅(jiān)直安裝在基座（1)的右 偵h所述下橫梁（3)的左右兩側(cè)分別與兩個(gè)下滑塊（37)緊固連接，兩個(gè)下滑塊（37)分別 可滑移的安裝在第一導(dǎo)柱（31)和第二導(dǎo)柱（41)上；所述中橫梁（4)的左右兩側(cè)分別與兩 個(gè)上滑塊（47)緊固連接，兩個(gè)上滑塊（47)分別可滑移的安裝在第一導(dǎo)柱（31)和第二導(dǎo)柱 (41)上； 第一搖桿（32)與第一蝸桿（34)連接，用于驅(qū)動(dòng)第一蝸桿（34)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述第一 蝸輪（33)與第一蝸桿（34)組成蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第一蝸輪（33)套裝在第一絲杠 (35) 的一端，與第一絲杠（35)聯(lián)動(dòng)，第一絲杠滑塊（36)旋入第一絲杠（35);第一絲杠滑塊 (36) 與左側(cè)的下滑塊（37)固定連接在一起，左側(cè)的上滑塊（47)內(nèi)部設(shè)置有一通孔，第一絲 杠（35)穿過左側(cè)的上滑塊（47)上的通孔后，通過軸承安裝在第一導(dǎo)柱（31)上； 第二搖桿（42)與第二蝸桿（44)連接，用于驅(qū)動(dòng)第二蝸桿（44)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述第二 蝸輪（43)與第二蝸桿（44)組成蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第二蝸輪（43)套裝在第二絲杠 (45)的二端，與第二絲杠（45)聯(lián)動(dòng)；第二絲杠滑塊（46)旋入第二絲杠（45);第二絲杠滑 塊（46)與右側(cè)的上滑塊（47)固定連接在一起，右側(cè)的下滑塊（37)內(nèi)部設(shè)置有一通孔，第 二絲杠（45)穿過右側(cè)的下滑塊（37)上的通孔，并通過軸承安裝在第二導(dǎo)柱（41)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自校準(zhǔn)功能的激光測(cè)高儀，其特征在于，所述角度旋轉(zhuǎn) 機(jī)構(gòu)包括固定板（21)、旋轉(zhuǎn)架（22)、數(shù)顯角度尺（23)、弧形滑槽（24)、滑柱（25)和鎖緊件 (26)，所述固定板（21)和弧形滑槽（24)均固定安裝在中橫梁（4)上，所述45度反射鏡（10) 安裝在旋轉(zhuǎn)架（22)上； 所述旋轉(zhuǎn)架（22)通過鉸接方式與固定板（21)相連，使得旋轉(zhuǎn)架（22)可繞鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn) 動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸線與水平面平行；所述數(shù)顯角度尺安裝在固定板（21)與旋轉(zhuǎn)架（22)之 間，用于測(cè)量并顯示所述旋轉(zhuǎn)架（22)的轉(zhuǎn)角； 所述滑柱（25)固定安裝在旋轉(zhuǎn)架（22)的側(cè)面上端，并穿過弧形滑槽（24)，與鎖緊件 (26)相連；所述弧形滑槽（24)的安裝位置和滑槽長(zhǎng)度應(yīng)使得45度反射鏡（10)的鏡面與 水平面的夾角能夠在45度到（90)度的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自校準(zhǔn)功能的激光測(cè)高儀，其特征在于，所述基座（1)的 下表面安裝有磁性板，重心調(diào)節(jié)塊（12)上固定連接有一磁性塊（17)，通過磁性板與磁性塊 (17)的吸力實(shí)現(xiàn)重心調(diào)節(jié)塊（12)與基座（1)的連接。
【文檔編號(hào)】G01C3/30GK203837692SQ201420170574
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】曹宇, 魏鑫磊, 李峰平, 馮愛新, 朱德華, 余婷婷, 余德格 申請(qǐng)人:溫州大學(xué)