專利名稱：角測(cè)量或限定物體角位置的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及角測(cè)量或確定物體角位置的方法及裝置。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的測(cè)量方法和測(cè)量裝置，其中用較簡(jiǎn)單技術(shù)設(shè)計(jì)的裝置來(lái)代替當(dāng)前使用的經(jīng)緯儀或準(zhǔn)距計(jì)的角測(cè)量功能，該裝置操作可靠并價(jià)格低廉。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種方法和裝置，其中僅需要一個(gè)人執(zhí)行測(cè)量過(guò)程。
為了達(dá)到本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明方法的特征在于該方法包括使用具有已知位置并繞其軸旋轉(zhuǎn)的信標(biāo)，該信標(biāo)發(fā)射光或反射聚集在其上的光，該光從預(yù)先或每次測(cè)量開(kāi)始時(shí)確認(rèn)以給定參考方位的信標(biāo)發(fā)射，在該方法中，通過(guò)被測(cè)量物體中的接收機(jī)來(lái)拾取從信標(biāo)發(fā)射的光，該接收機(jī)設(shè)有確定部件，通過(guò)從信標(biāo)接收到的光，確定信標(biāo)旋轉(zhuǎn)速度以及物體相對(duì)于所述參考方位的角位置。另一方面，本發(fā)明裝置的特征在于該裝置包括繞其軸旋轉(zhuǎn)的信標(biāo)，其放置在一個(gè)已知位置并且該信標(biāo)適于發(fā)射光或反射聚集在其上的光，該光從預(yù)先或每次測(cè)量開(kāi)始時(shí)確定以給定參考方位的信標(biāo)發(fā)射，以及一個(gè)放置在被測(cè)量物體中的接收機(jī)，其適于接收從信標(biāo)發(fā)射出的光，所述接收機(jī)設(shè)有確定部件，通過(guò)從信標(biāo)接收到的光，確定信標(biāo)旋轉(zhuǎn)速度以及物體相對(duì)于所述參考方位的角位置。
下面，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明，其中

圖1示意性示出了包括在本發(fā)明裝置中的信標(biāo)的一個(gè)示意性實(shí)施例，圖2示出了包括在本發(fā)明裝置中的接收機(jī)的一個(gè)示意性實(shí)施例，以及圖3示意性示出了相對(duì)于參考方位被測(cè)量物體的平面圖。
圖1和圖2示出的本發(fā)明裝置的實(shí)施例包括適于繞其豎直軸旋轉(zhuǎn)并設(shè)有一個(gè)平衡基底1的信標(biāo)15，該平衡基底上設(shè)置有殼體4，用于封閉例如馬達(dá)、變速排擋和必要的電子器件。在殼體上面安裝有一個(gè)測(cè)量桿9，其頂部設(shè)有一個(gè)天線10。在所述實(shí)施例中，測(cè)量桿下部和上部中均設(shè)有反射面5，其用于接收機(jī)16中的測(cè)距儀。下部的反射面5中的豎直中間區(qū)域設(shè)有透明區(qū)6，其安裝有零值檢測(cè)器信號(hào)燈。該信號(hào)燈用于指示信標(biāo)的完全旋轉(zhuǎn)以及沿給定參考方位對(duì)信標(biāo)的零位調(diào)整(圖3)，其可固定在例如正北或其他預(yù)定固定方位，或其參考方位R在每次測(cè)量開(kāi)始能被再確定。可替換地，天線10可用于將有關(guān)參考方位的時(shí)間信號(hào)通過(guò)無(wú)線電發(fā)送到接收機(jī)中。另外，下部反射面的外面設(shè)有用于背射聚集在信標(biāo)上的光的棱鏡反射鏡8。并且，在殼體4和平衡基底1之間安裝有用于信標(biāo)校準(zhǔn)的鎖定螺釘2以及用于信標(biāo)校準(zhǔn)的微調(diào)螺釘3。通過(guò)平衡基底1，可沿精確豎直的位置設(shè)立信標(biāo)。
在所述的實(shí)施例中，接收機(jī)16包括一個(gè)支柱11，其頂端安裝有示意性示出的處理器和傾斜計(jì)12，光檢測(cè)器13，以及校準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡和測(cè)距儀或測(cè)遠(yuǎn)儀14。
在所示的實(shí)施例中，信標(biāo)15適于繞其豎直軸旋轉(zhuǎn)并發(fā)射光信號(hào)，例如，光的豎直線路，或反射聚集在其上的光。信標(biāo)被設(shè)立在已知位置或其位置通過(guò)例如包括在GPS系統(tǒng)中的衛(wèi)星能確定，這是在建立信標(biāo)時(shí)或之后。信標(biāo)能被固定到位安裝，例如，建造地點(diǎn)處所需的測(cè)量持續(xù)時(shí)間，以及也能確定參考方位R，從而固定為例如正北或其他已知方向。同時(shí)例如通過(guò)將接收機(jī)16定位在另一已知地點(diǎn)能確定對(duì)于每次測(cè)量開(kāi)始的參考方位，所述接收機(jī)觀測(cè)由信標(biāo)發(fā)射的光信號(hào)或由接收機(jī)發(fā)射并由信標(biāo)反射回的光信號(hào)。一個(gè)包括在接收機(jī)16中的時(shí)鐘和一個(gè)處理器12可使用從信標(biāo)15發(fā)射或由信標(biāo)反射的光信號(hào)以計(jì)算信標(biāo)的旋轉(zhuǎn)速度，所述旋轉(zhuǎn)速度被轉(zhuǎn)換為所需的角度單位。接著，變?yōu)榻嵌葐挝坏男艠?biāo)的旋轉(zhuǎn)時(shí)間表被用于匹配已知信標(biāo)接收機(jī)方向的角讀數(shù)，從而接收機(jī)能與信標(biāo)的角時(shí)間表同步。此后，當(dāng)接收機(jī)16從任何被測(cè)量的地點(diǎn)指向信標(biāo)15時(shí)，由信標(biāo)發(fā)射的或反射的光信號(hào)使用接收機(jī)16的時(shí)鐘，從而提供相應(yīng)于被測(cè)量方向信標(biāo)-物體的角讀數(shù)(用圖3中字母M表示)。包括在接收機(jī)中的測(cè)距儀14和傾斜計(jì)12能用于測(cè)量被測(cè)量物體相對(duì)于信標(biāo)的距離和仰角?？紤]從信標(biāo)測(cè)量的方位和信標(biāo)的高度，可計(jì)算被測(cè)量物體的x-、y-和z-坐標(biāo)。使用設(shè)有常規(guī)基底和兩個(gè)檢測(cè)器的接收機(jī)提供一種方案，其中可通過(guò)計(jì)算三角或通過(guò)測(cè)量檢測(cè)器之間的圓周速度來(lái)確定距離，并與信標(biāo)已知的旋轉(zhuǎn)速度一起，提供所需的距離信息。也能通過(guò)裝配豎直地設(shè)置測(cè)量桿9的信標(biāo)，上下反射鏡5之間的距離或其上安裝的用于計(jì)算三角的尺寸的測(cè)量標(biāo)記，作為距離測(cè)量來(lái)進(jìn)行高度差測(cè)量。
圖3示意性示出了該方法的實(shí)施。首先對(duì)于給定的方位R確定信標(biāo)15，該方位R例如可以是正北，從而當(dāng)信標(biāo)15旋轉(zhuǎn)時(shí)，將零值檢測(cè)器與參考方位R一致的瞬間通知被測(cè)量物體中的接收機(jī)16。將這種信息作為光信號(hào)(作為零值檢測(cè)器信號(hào)燈7)或射頻信號(hào)(天線10)發(fā)送給接收機(jī)。接收機(jī)16沿M方向拾取來(lái)自信標(biāo)15的光(由信標(biāo)發(fā)射的或由接收機(jī)發(fā)射并由信標(biāo)反射)，接收機(jī)16使用其時(shí)鐘，微處理器計(jì)算出信標(biāo)15的轉(zhuǎn)速并將其轉(zhuǎn)換為所需的角度單位。所得已確定的信標(biāo)的角時(shí)間表可用于以比較簡(jiǎn)單的方法通過(guò)時(shí)間測(cè)量來(lái)測(cè)量相對(duì)于參考方位R的被測(cè)量物體的角位置α。
除了上述建造地點(diǎn)外，本發(fā)明的方法和裝置可用于各種特定設(shè)備中，例如功率線路測(cè)量和需要精確角度/方向測(cè)量的其他應(yīng)用中。該方法也可設(shè)想通過(guò)使用旋轉(zhuǎn)水平激光作為信標(biāo)與水平激光關(guān)聯(lián)使用。
通過(guò)下述方法可實(shí)施本發(fā)明的裝置和方法，即，信標(biāo)適于繞除豎直軸外的其他物旋轉(zhuǎn)，被測(cè)量物體的角位置可在垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸的不同水平面上被測(cè)量；例如，通過(guò)使得信標(biāo)繞水平軸旋轉(zhuǎn)并通過(guò)使用水平面作為參考方位，在豎直平面內(nèi)通過(guò)包括在信標(biāo)和接收機(jī)中的光檢測(cè)器能夠直接測(cè)量角位置而無(wú)須單獨(dú)的仰角傾斜計(jì)。
權(quán)利要求
1．一種實(shí)現(xiàn)角測(cè)量或確定物體角位置的方法，其特征在于該方法包括使用具有已知位置并繞其軸旋轉(zhuǎn)的單個(gè)信標(biāo)(15)，其發(fā)射光或反射聚集在其上的光，該光從預(yù)先或每次測(cè)量開(kāi)始時(shí)確定以給定參考方位(R)的信標(biāo)發(fā)射，在該方法中，通過(guò)被測(cè)量物體中的接收機(jī)(16)來(lái)拾取從信標(biāo)(15)發(fā)射的光，該接收機(jī)設(shè)有用于確定的部件(11,12)，通過(guò)從信標(biāo)接收到的光，確定信標(biāo)旋轉(zhuǎn)速度以及物體相對(duì)于所述參考方位(R)的角位置(α)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過(guò)接收機(jī)(16)在該方法中確定的信標(biāo)(15)的轉(zhuǎn)速被轉(zhuǎn)換成所需的角度單位，從而確定信標(biāo)的角時(shí)間表；將有關(guān)信標(biāo)(15)與參考方位(R)一致的瞬時(shí)以及接收機(jī)(16)拾取從信標(biāo)發(fā)射的光的瞬時(shí)的信息提供到接收機(jī)(16)中，從而所述瞬時(shí)和所述角時(shí)間表之間的差異可用于確定物體中接收機(jī)(16)相對(duì)于參考方位(R)的角位置(α)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在該方法中信標(biāo)被固定地安裝在給定位置，并在給定固定方向上固定地確定參考方位。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于信標(biāo)(15)適于繞其軸旋轉(zhuǎn)，固定的參考方位包括水平面或其他參考平面。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于信標(biāo)(15)適于繞其豎直軸旋轉(zhuǎn)，固定的參考方位包括正北。
6．根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于該方法包括使用測(cè)距儀(14)，用于確定物體的地點(diǎn)坐標(biāo)。
7．根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于該方法包括使用每端具有接收機(jī)的常規(guī)基底，從而可通過(guò)計(jì)算三角或通過(guò)測(cè)量接收機(jī)之間的圓周速度以及通過(guò)使用信標(biāo)角速度的知識(shí)來(lái)確定被測(cè)量物體和信標(biāo)之間的距離。
8．根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于信標(biāo)(15)適于繞其豎直軸旋轉(zhuǎn)，該方法還包括傾斜計(jì)(12)的使用，其安裝在接收機(jī)上用于確定物體的豎直坐標(biāo)。
9．一種確定物體角位置的裝置，其特征在于該裝置包括繞其軸旋轉(zhuǎn)的信標(biāo)(15)，其可放置在一個(gè)已知的位置并且該信標(biāo)適于發(fā)射光或適于反射聚集在其上的光，該光從預(yù)先或每次測(cè)量開(kāi)始時(shí)確定以給定參考方位(R)的信標(biāo)發(fā)射，以及一個(gè)放置在被測(cè)量物體中的接收機(jī)(16)，其適于接收從信標(biāo)(15)發(fā)射出的光，所述接收機(jī)(16)設(shè)有確定部件(12,13,14)，通過(guò)從信標(biāo)接收到的光，確定信標(biāo)旋轉(zhuǎn)速度以及物體相對(duì)于所述參考方位(R)的角位置(α)。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于接收機(jī)(16)的所述部件包括光檢測(cè)器(13)、時(shí)鐘和微處理器(12)。
11．根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于接收機(jī)(16)的所述部件還包括一個(gè)測(cè)距儀(14)和可選擇使用的仰角傾斜計(jì)(12)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于角測(cè)量或確定物體角位置的方法及裝置,該方法包括使用具有已知位置并繞其軸旋轉(zhuǎn)的一個(gè)信標(biāo)(15),其發(fā)射光或反射聚集在其上的光,該光從預(yù)先或每次測(cè)量開(kāi)始時(shí)以確定給定參考方位(R)的信標(biāo)發(fā)射,在該方法中,通過(guò)被測(cè)量物體中的接收機(jī)(16)來(lái)拾取從信標(biāo)(15)發(fā)射的光,該接收機(jī)設(shè)有用于確定的部件(12,13),通過(guò)從信標(biāo)接收到的光,確定信標(biāo)旋轉(zhuǎn)速度以及物體相對(duì)于所述參考方位(R)的角位置(α)。通過(guò)使用每端具有接收機(jī)的常規(guī)基底該方法還能測(cè)量距離,從而可通過(guò)計(jì)算三角或通過(guò)測(cè)量接收機(jī)之間的圓周速度以及通過(guò)使用信標(biāo)角速度的知識(shí)來(lái)確定被測(cè)量物體和信標(biāo)之間的距離。
文檔編號(hào)G01S5/16GK1309774SQ99808719
公開(kāi)日2001年8月22日 申請(qǐng)日期1999年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月17日
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