專利名稱：立體測距儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種可以直接顯示被測目標(biāo)距離值的立體測距儀。它是測繪行業(yè)的一種用于測量距離或高度的光學(xué)儀器。
現(xiàn)有的可以進行測距的儀器和工具有多種，其中常見的如卷尺、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、超聲波測距儀、紅外測距儀、激光測距儀等等。這些儀器在測距時，都需要測量人員到達目標(biāo)位置、或者在目標(biāo)物上放置一個反光棱鏡，或者需要目標(biāo)本身具有一定面積的定向反射平面。對于需要測定高度或距離的某些目標(biāo)，例如避雷針、高壓線、山地的某些目標(biāo)物體進行測量時，如果使用上述這些儀器或工具操作起來非常麻煩，有的地形地貌條件下則完全不能使用。
初中幾何學(xué)所介紹的三角形測量方法及儀器是測繪人員常用的方法之一，運用該方法進行實地測量時，經(jīng)常會因地形地貌的原因?qū)е乱庀氩坏降穆闊?，甚至使測量員很難到達預(yù)定測量位置，使得測量作業(yè)的效率大大降低。
再如常規(guī)火炮上所需要配備的立體測距儀，其立體測距的光路，使觀測者在觀察測距儀內(nèi)所成像的目標(biāo)區(qū)時，有明顯的深度感和真實的距離感，它也不需要測量人員到達目標(biāo)物。但是，被測目標(biāo)與測量人員之間的位置關(guān)系在實際上是任意的，而常規(guī)火炮測距儀光路中的測標(biāo)線所顯示的距離是固定的整數(shù)值(例如50米、100米、200米……等有級數(shù)值)，其相鄰近被測目標(biāo)的測標(biāo)線與被測目標(biāo)之間的實際距離都是靠經(jīng)驗估算得出的。這一估算尾數(shù)值與其鄰近測標(biāo)線所示的整數(shù)值相加即為最終距離值，其精度根本不能滿足大部分測距任務(wù)的要求。而且實測距離值越大，估算誤差就越大。
已有技術(shù)除了上述的各種使用性能缺點之外，本文前述的大部分測量儀器價格昂貴，這種看似成本問題，實際上出反映著技術(shù)上的弱點。
測繪制圖的過程首先是以實測數(shù)據(jù)的精確度和可靠性為基礎(chǔ)的。因此，測量技術(shù)和測量儀器就成了影響制圖質(zhì)量的首要因素。
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種不需要測量人員到達目標(biāo)位置或在被測目標(biāo)上設(shè)置反射棱鏡、也不需要被測目標(biāo)本身必須具有定向反射平面的立體測距儀。
本發(fā)明的目的是設(shè)計制造一種能夠避免上述其他缺點或弱點的立體測距儀器，使用操作可靠，測距精度較高，制造成本較低并且輕便的可以手持的立體測距儀。
本發(fā)明的目的是由下述的立體測距儀的設(shè)計結(jié)構(gòu)和原理來實現(xiàn)的。
本發(fā)明的立體測距儀具有左右兩套相同的取景光路系統(tǒng)，每套光路都是由棱鏡或五角棱鏡、成像透鏡、刻有測標(biāo)線的分劃板、為適應(yīng)不同人的眼基距而設(shè)計的眼基距可調(diào)的目鏡組等，均被安裝在機架殼體上組成的。其總體特征是其兩套光路中的分劃板，只有一件是被固定在它所在的光路上的，而另一套光路還裝有可以調(diào)節(jié)分劃板位置的旋鈕和能同步顯示實測距離值的數(shù)顯窗。分劃板通過旋鈕的調(diào)節(jié)能在滑動導(dǎo)軌上左右平移，使其上的測標(biāo)線對準(zhǔn)(瞄準(zhǔn))目標(biāo)為止。同時，在數(shù)顯窗上同步顯示出測標(biāo)線的實際調(diào)整量或者被轉(zhuǎn)換為實際距離值，被同步顯示在數(shù)顯窗上。
本實用新型的立體測距儀在實際使用中，如圖中的對稱中心線將測距儀分為兩部分，其工作原理相當(dāng)于兩架照相機的取景光路，被安裝在攝影基線L的兩端，對被測目標(biāo)進行攝像。其成像所在的焦點平面與分劃板的測標(biāo)線所在的平面重合，即其成像就落在分劃板的測標(biāo)平面上。
當(dāng)觀測者通過目鏡進行觀測時，左眼看到的是左相機的成像，右眼看到的是右相機的成像。經(jīng)過觀測者的凝視，可以看到被觀測區(qū)域的立體模型。當(dāng)在視覺中能觀察到視野確有空間感和有距離的遠近感的立體測標(biāo)與被測區(qū)域的立體模型融為一體時，旋動旋鈕，左右兩個測標(biāo)的立體測標(biāo)就會在立體模型內(nèi)前后移動。
在此同時，數(shù)顯窗的光電測量部分始終同步跟蹤測量測標(biāo)線所在的分劃板的移動，并把它的移動量隨機顯示在數(shù)顯窗上；或是轉(zhuǎn)換成實際距離值顯示在數(shù)顯窗上，當(dāng)旋鈕拖動分劃板移動到其上的測標(biāo)線與模型中的被測目標(biāo)點重合時，數(shù)顯窗所顯示的數(shù)值就是被測目標(biāo)至觀測點的實際距離。
至此，已經(jīng)不難看出本發(fā)明與已有技術(shù)之間在測距精度方面的差異了已有技術(shù)的火炮測距測標(biāo)線是不可調(diào)整的，其示值是有級數(shù)值。而本發(fā)明是以無級可調(diào)的分劃板測標(biāo)線瞄準(zhǔn)目標(biāo)并且可顯示出實際距離值，其中不存在任何估算誤差。其實這不僅是測距精度的差異，還由于本發(fā)明不需要估算尾數(shù)而明顯地提高了測距速度，這一速度的提高在戰(zhàn)場上的重要性是人所共知的。由此可見，本發(fā)明的優(yōu)點是十分明顯的。
分劃板移動的量可以通過各種現(xiàn)成技術(shù)的光電信號轉(zhuǎn)換、容柵、電脈沖信號轉(zhuǎn)換等(完全成熟的技術(shù)并且在市場上有現(xiàn)成的商品器件)方式將其測標(biāo)線所觀測的數(shù)值精確地顯示在數(shù)顯窗上。
左右兩物鏡(棱鏡)的距離是以兩個主光軸OL和OR之間的攝影基線L的長度來表示的，并依此來確定兩物鏡(棱鏡)之間的距離和位置關(guān)系，本發(fā)明的立體測距儀的攝影基線L的特征是其長度被選定的合理范圍應(yīng)控制在100mm＜L＜2000mm之間；該基線長度值在設(shè)計制造時按不同的技術(shù)要求選定，也可以制成可調(diào)式的機構(gòu)來滿足不同長度的攝影基線的調(diào)整要求。依此來保證該儀器在一定的測距范圍內(nèi)達到其測距精度要求。
本發(fā)明的立體測距儀的旋鈕的結(jié)構(gòu)特征是其可用螺紋機構(gòu)來拖動分劃板，或者用偏心軸、或者用凸輪機構(gòu)來拖動分劃板，也能實現(xiàn)相同的調(diào)整效果和測距精度。
以下結(jié)合說明書附圖
對本發(fā)明的應(yīng)用實例敘述如下立體測距儀上左右兩套相同的取景光路系統(tǒng)由直角棱鏡或五角棱鏡(1)、(3)、(4)、(6)、成像透鏡(2)、(5)、刻有測標(biāo)線的分劃板(9)、(12)、為適應(yīng)不同人的眼基距而設(shè)計的眼基距可調(diào)的目鏡組(10)、(11)均被安裝在機架殼體(13)上組成的。其特征是其兩件分劃板中，只有一件是被固定在它所在的光路上；而另外一光路裝有旋鈕(7)拖動分劃板(9)在可滑動導(dǎo)軌上左右平移，能使其上的測標(biāo)線對準(zhǔn)目標(biāo)，同時，在數(shù)顯窗(8)上同步顯示出測標(biāo)線的實際調(diào)整量或者同步顯示被測目標(biāo)的實際距離值。
本應(yīng)用實例的棱鏡(1)、與棱鏡(6)的距離是以兩個主光軸OL和OR之間的攝影基線L的長度來表示的，并依此來確定棱鏡(1)、與棱鏡(6)之間的距離和位置關(guān)系，本發(fā)明的立體測距儀的攝影基線L的特征是其長度被選定的合理范圍應(yīng)控制在100mm＜L＜2000mm之間；該基線長度在設(shè)計制造時按不同的技術(shù)要求選定，也可以制成可調(diào)式的機構(gòu)來滿足不同長度的攝影基線的調(diào)整要求。依此來保證該儀器在一定的測距范圍內(nèi)達到其測距精度要求。
本應(yīng)用實例的立體測距儀其分劃板(9)、(12)的特征是其中之一可以用旋鈕(7)來拖動，沿著其水平導(dǎo)軌在垂直于主光軸的平面上移動，以此來帶動其上的測標(biāo)線移動，直至瞄準(zhǔn)被測目標(biāo)、其移動的量可以通過各種現(xiàn)成技術(shù)的光電信號轉(zhuǎn)換、容柵、電脈沖信號轉(zhuǎn)換等方式將其測標(biāo)線所觀測的數(shù)值精確地顯示在數(shù)顯窗(8)上。在說明書附圖上有一件分劃板(9)被表示為可以左右移動。
此外，為了保證觀測時不會產(chǎn)生視差及其所引起的測距誤差，本發(fā)明的立體測距儀其分劃板(9)、(12)上各自的測標(biāo)線所在平面與其成像的焦點平面必須重合，即在同一平面上。
本應(yīng)用實例的立體測距儀其旋鈕(7)的結(jié)構(gòu)特征是其可以用螺紋機構(gòu)來拖動分劃板(9)，或者用偏心軸、或者用凸輪結(jié)構(gòu)代替羅紋機構(gòu)來拖動分劃板(9)。
本實用新型的立體測距儀在實際使用中，如說明書附圖所示的對稱中心線將測距儀分為兩部分，其工作原理相當(dāng)于兩架照相機的取景光路，因此它結(jié)構(gòu)簡單，輕巧，而且結(jié)構(gòu)屬于成熟技術(shù)。該取景光路被安裝在攝影基線L的兩端，對被測目標(biāo)進行攝像。其成像所在的焦點平面與分劃板(9、12)的測標(biāo)線所在的平面重合，即其成像就落在分劃板(9、12)的測標(biāo)平面上。
當(dāng)觀測者通過目鏡(10)、(11)進行觀測時，左眼看到的是左相機的成像，右眼看到的是右相機的成像。經(jīng)過觀測者的凝視，可以看到被觀測區(qū)域的立體模型。當(dāng)在視覺中能觀察到視野確有空間感和有距離的遠近感的立體測標(biāo)與被測區(qū)域的立體模型融為一體時，旋動旋鈕(7)，左右兩個分劃板上的立體測標(biāo)就會在立體模型內(nèi)前后移動。
在此同時，數(shù)顯窗(8)的光電測量部分始終同步跟蹤測量測標(biāo)線所在的分劃板(9)的移動，并把它的移動量隨機顯示在數(shù)顯窗(8)上；或是轉(zhuǎn)換成實際距離值顯示在數(shù)顯窗(8)上，當(dāng)旋鈕(7)拖動分劃板(9)移動到其上的測標(biāo)線與模型中的被測目標(biāo)點重合時，數(shù)顯窗(8)所顯示的數(shù)值就是被測目標(biāo)至觀測點的實際距離。
通過以上應(yīng)用實例不難看出本實用新型與已有技術(shù)相比較，有顯而易見的性能優(yōu)勢和成本優(yōu)勢。例如其重量輕，便于攜帶，因此更適合于露天作業(yè)和復(fù)雜地形地貌的直接測量。尤其是立體成像技術(shù)、可調(diào)節(jié)測標(biāo)(刻在分劃板上)、實測距離或換算數(shù)值的直接顯示這三項技術(shù)的結(jié)合使用，使得本實用新型產(chǎn)品具有直觀、精確和操作簡便的綜合性能，這是明顯優(yōu)于已有技術(shù)的。此外，由說明書附圖可以看出本實用新型的設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)成熟而且可靠。就其技術(shù)的成熟程度而言，本實用新型技術(shù)基本上是屬于已有成熟技術(shù)的組合設(shè)計，所以，本實用新型在實施方面，基本上不存在制造工藝方面的困難。這就是說其在制造工藝方面的繼承性所具有的優(yōu)勢，能夠在新產(chǎn)品研制方面節(jié)約很大一部分試制資金。這一低成本方面的優(yōu)勢也是明顯的。
與常規(guī)火炮的用的測距儀相比較，本實用新型的測標(biāo)是可以微調(diào)的，能通過微調(diào)使立體測標(biāo)直接瞄準(zhǔn)目標(biāo)。因此，其測距精度和測距速度明顯提高。
與其它的測距儀器相比，本實用新型的操作方式不需要測量人員到達被測目標(biāo)位置，因此在實際測繪作業(yè)中可明顯地節(jié)約工時、降低作業(yè)成本并且提高了測繪效率和質(zhì)量。對于避雷針、高壓線等無法接近的目標(biāo)進行測量時，用本使用新型的立體測距儀進行測量，尤顯其優(yōu)越性。
本實用新型的產(chǎn)品的實際用途可以直接擴展到應(yīng)用于遠距離射擊時，調(diào)試或修正槍械的準(zhǔn)星標(biāo)尺、森林火險的監(jiān)測，國家森林公園、大型牧場上對畜群和其它野生動物的監(jiān)護等、以及為地面上直接尋找目標(biāo)的人員提供幫助。
權(quán)利要求1.一種可以直接顯示被測目標(biāo)距離值的立體測距儀，其有左右兩套相同的取景光路系統(tǒng)，由直角棱鏡或五角棱鏡(1)、(3)、(4)、(6)、成像透鏡(2)、(5)、刻有測標(biāo)線的分劃板(9)、(12)、為適應(yīng)不同人的眼基距而設(shè)計的眼基距可調(diào)的目鏡組(10)、(11)均被安裝在機架殼體(13)上組成的、其特征是其兩件分劃板中，只有一件是被固定在它所在的光路上；而另外一光路裝中的分劃板由旋鈕(7)拖動可在滑動導(dǎo)軌上左右平移，能使其上的測標(biāo)線對準(zhǔn)目標(biāo)，同時，在數(shù)顯窗(8)上同步顯示出測標(biāo)線的實際調(diào)整量或者同步顯示被測目標(biāo)的距離值。
2.權(quán)利1所述的立體測距儀的特征是其棱鏡(1)、與棱鏡(6)的距離是以兩個主光軸OL和OR之間的攝影基線L的長度來表示的，并依此來確定棱鏡(1)、與棱鏡(6)之間的位置，L值范圍在100mm＜L＜2000mm之間。
3.權(quán)利1所述的立體測距儀其分劃板(9)、(12)的特征是其中之一可以用旋鈕(7)來拖動，使其沿著水平導(dǎo)軌在垂直于主光軸的平面內(nèi)移動，以此帶動其上的測標(biāo)線的移動直到瞄準(zhǔn)被測目標(biāo)。
4.權(quán)利1所述的立體測距儀其分劃板(9)、(12)的另一特征是其中一件被旋鈕(7)所拖動的分劃板(9)的移動距離值是可以用數(shù)顯窗(8)來顯示或者用數(shù)顯窗(8)直接顯示出被觀測目標(biāo)的實際距離值。
5.權(quán)利1所述的立體測距儀，其旋鈕(7)的結(jié)構(gòu)特征是其可以用螺紋機構(gòu)來拖動分劃板。
6.權(quán)力1所述的立體測距儀，其旋鈕(7)可以用偏心軸，或者用凸輪機構(gòu)代替羅紋機構(gòu)來拖動分劃板。
專利摘要一種應(yīng)用于測繪行業(yè)對目標(biāo)物進行測量距離或高度的立體測距儀。其由左右兩套取景光路構(gòu)成,分劃板(9)、(12)中有一件是可以通過旋鈕(7)的拖動而平移的,并有測值數(shù)顯窗(8)、機架殼體(13)等共同組成的。觀測者可以通過本儀器看到被測區(qū)域的立體模型中任意一點目標(biāo)到觀測者的距離。它不需要測量人員到達目標(biāo)位置、在目標(biāo)上設(shè)置反射鏡和目標(biāo)本身具有定向反射平面,是一種使用方便,測距精度較高,制造成本較低并且可以手持的立體測距儀。
文檔編號G01C3/10GK2398614SQ9920185
公開日2000年9月27日 申請日期1999年1月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月7日
發(fā)明者蔣濟民 申請人:蔣濟民