測高測距裝置及測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及測量設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種測高測距裝置及測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 激光測距儀是一種廣泛使用的儀器，當(dāng)前激光測距儀的原理是讓激光器發(fā)射一束 脈沖或者連續(xù)的激光輻照到待測目標(biāo)，經(jīng)過一定時(shí)間后，激光束輻照到待測目標(biāo)并被反射， 然后由測距儀接收，將光速與時(shí)間相乘并除以二即可得到測距儀與待測目標(biāo)的距離，但是， 該種激光測距儀測量反射后的激光能量，光程長，測量距離受到限制；此外，當(dāng)距離較大時(shí)， 采用該種激光測距儀必須使入射激光束與待測目標(biāo)表面垂直以增強(qiáng)反射光，加大了測量難 度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明目的之一是提供一種測高測距裝置，其結(jié)構(gòu)簡 單，便于遠(yuǎn)距離的兩個(gè)測量點(diǎn)之間的測高測距。
[0004] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種測高測距裝置的測量方法。
[0005] 基于上述問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：
[0006] 測高測距裝置，包括分別置于測量高點(diǎn)和測量低點(diǎn)的激光信號發(fā)生模塊和激光信 號接收模塊；
[0007] 所述激光信號發(fā)生模塊包括第一激光器、第二激光器、第一可調(diào)底座、及設(shè)置在所 述第一可調(diào)底座上的平面反射鏡、第一水平儀、第一角度儀和信號發(fā)送器，所述平面反射鏡 與所述第一、第二激光器相對設(shè)置，所述第一、第二激光器發(fā)出的第一、第二激光束之間具 有夾角，所述第一水平儀、第一角度儀與所述信號發(fā)送器信號連接，所述第一可調(diào)底座的底 部設(shè)有第一可調(diào)支撐；
[0008] 所述激光信號接收模塊包括第二可調(diào)底座、及設(shè)置在所述第二可調(diào)底座上的微計(jì) 算機(jī)、信號接收器、第二水平儀、第二角度儀和用于接收第一、第二激光束反射光束的CCD 相機(jī)，所述CCD相機(jī)與所述平面反射鏡相對設(shè)置，所述CCD相機(jī)、信號接收器與所述微計(jì)算 機(jī)電連接，所述第二可調(diào)底座的底部設(shè)有第二可調(diào)支撐。
[0009] 在其中的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一、第二激光器為氦氖激光器，所述第一、第二激 光器發(fā)出的第一、第二激光束呈直徑為100~500微米的圓柱狀，所述第一、第二激光束的 功率為〇. 5~2暈瓦。
[0010] 在其中的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一激光束中心線到所述平面反射鏡的入射角ai 為16~35度，所述第二激光束中心線到所述平面反射鏡的入射角α2為15~30度，所述 入射角α2比所述入射角a/j、1~5度。
[0011] 在其中的一個(gè)實(shí)施例中，所述平面反射鏡垂直設(shè)置在所述第一可調(diào)底座上，所述C⑶相機(jī)垂直設(shè)置在所述第二可調(diào)底座上。
[0012] 在其中的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一可調(diào)支撐和所述第二可調(diào)支撐分別包括四個(gè)可 調(diào)支撐腳。
[0013] 基于以上問題，本發(fā)明提供的另一技術(shù)方案為：
[0014] 測高測距裝置的測量方法，包括以下步驟：
[0015] (1)將激光信號發(fā)生模塊放置在位置較高的測量點(diǎn)，將激光信號接收模塊放置在 位置較低的測量點(diǎn)，將CCD相機(jī)面向平面反射鏡；
[0016] (2)調(diào)節(jié)第一可調(diào)底座底部的第一可調(diào)支撐，通過讀取第一水平儀的數(shù)值，將第一 可調(diào)底座調(diào)節(jié)至水平；調(diào)節(jié)第二可調(diào)底座底部的第二可調(diào)支撐，通過讀取第二水平儀的數(shù) 值，將第二可調(diào)底座調(diào)節(jié)至水平；
[0017] (3)開啟第一激光器和第二激光器，第一激光器和第二激光器發(fā)出的第一激光束 和第二激光束同時(shí)輻照至平面反射鏡，調(diào)節(jié)第一可調(diào)支撐使第一可調(diào)底座繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使 第一激光束和第二激光束反射至CCD相機(jī)，通過第一角度儀讀取此時(shí)第一可調(diào)底座與水平 面的夾角β，信號發(fā)送器將第一可調(diào)底座與水平面的角度參數(shù)β發(fā)送至信號接收器，信號 接收器通過數(shù)據(jù)線將角度參數(shù)β發(fā)送至微計(jì)算機(jī)并顯示，根據(jù)角度參數(shù)β調(diào)節(jié)第二可調(diào) 支撐使第二可調(diào)底座繞Υ軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使第二角度儀顯示的角度數(shù)值與β-致；
[0018] (4)獲取第一激光束和第二激光束中心線在平面反射鏡上入射點(diǎn)之間的距離s， 第一激光束和第二激光束的反射激光束中心線在CCD相機(jī)上接收點(diǎn)之間的距離V，通過 微計(jì)算機(jī)計(jì)算兩個(gè)測量點(diǎn)之間的直線距離d、水平距離dx及相對高度h，計(jì)算公式為：
[0019]
[0020] dx= d*cos ( α廠β )
[0021] h = d*sin(a「0)
[0022] 式中：
[0023] ai，第一激光束中心線入射到所述平面反射鏡的入射角；
[0024] a2，第二激光束中心線入射到所述平面反射鏡的入射角；
[0025] β，經(jīng)步驟（3)調(diào)節(jié)后第一可調(diào)底座、第二可調(diào)底座與水平面的夾角；
[0026] s，第一激光束和第二激光束中心線在平面反射鏡上入射點(diǎn)之間的距離；
[0027] ^，第一激光束和第二激光束的反射激光束中心線在(XD相機(jī)上接收點(diǎn)之間的 距離；
[0028] d，兩個(gè)測量點(diǎn)之間的直線距離；
[0029] dx，兩個(gè)測量點(diǎn)之間的水平距離；
[0030] h，兩個(gè)測量點(diǎn)之間的相對高度。
[0031] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
[0032] 采用本發(fā)明的技術(shù)方案，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，適合遠(yuǎn)距離、大高度的兩個(gè) 測量點(diǎn)之間的測高測距。
【附圖說明】
[0033] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技 術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0034] 圖1為本發(fā)明測高測距裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035] 圖2為本發(fā)明中計(jì)算公式中各參數(shù)的示意圖；
[0036] 其中：
[0037] 100、激光信號發(fā)生模塊；101、第一激光器；102、第二激光器；103、激光束；104、第 二激光束；105、平面反射鏡；106、第一水平儀；107、第一角度儀；108、信號發(fā)送器；109、第 一可調(diào)底座；110、第一可調(diào)支撐；
[0038] 200、激光信號接收模塊；201、CCD相機(jī)；202、微計(jì)算機(jī)；203、數(shù)據(jù)線；204、信號接 收器；205、第二水平儀；206、第二角度儀；207、第二可調(diào)底座；208、第二可調(diào)支撐；
[0039]ai、第一激光束中心線入射到所述平面反射鏡的入射角；
[0040] α2、第二激光束中心線入射到所述平面反射鏡的入射角；
[0041]β、調(diào)節(jié)后第一可調(diào)底座與水平面的夾角；
[0042] s、第一激光束和第二激光束中心線在平面反射鏡上入射點(diǎn)之間的距離；
[0043]^、第一激光束和第二激光束的反射激光束中心線在(XD相機(jī)上接收點(diǎn)之間的 距離。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 以下結(jié)合具體實(shí)施例對上述方案做進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例是用于說明 本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做 進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。
[0045] 參見圖1，為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，提供一種測高測距裝置，包括分別置于測量高 點(diǎn)和測量低點(diǎn)的激光信號發(fā)生模塊1〇〇和激光信號接收模塊200,其中激光信號發(fā)生模塊 100包括第一激光器101、第二激光器102、第一可調(diào)底座109及設(shè)置在第一可調(diào)底座109上 的平面反射鏡105、第一水平儀106、第一角度儀107和信號發(fā)送器108,平面反射鏡105與 第一激光器101、第二激光器102相對設(shè)置，第一激光器101、第二激光器102發(fā)出的第一激 光束103、第二激光束104之間具有夾角，第一水平儀106和第一角度儀107均與信號發(fā)送 器108信號連接，在第一可調(diào)底座109的底部設(shè)有第一可調(diào)支撐110,第一可調(diào)支撐110包 括四個(gè)可調(diào)支撐腳；激光信號接收模塊200包括第二可調(diào)底座207、及設(shè)置在第二可調(diào)底座 207上的微計(jì)算機(jī)202、信號接收器204、第二水平儀205、第二角度儀206和C⑶相機(jī)201， 其中CCD相機(jī)201與平面反射鏡105相對設(shè)置用于接收第一激光束103、第二激光束104的 反射光束，C⑶相機(jī)201、信號接收器204與微計(jì)算機(jī)202電連接，在第二可調(diào)底座207的底 部設(shè)有第二可調(diào)支撐208,第二可調(diào)支撐208包括四個(gè)可調(diào)支撐腳。
[0046] 本例中，第一激光器101和第二激光器102均為氦氖激光器，第一激光器101、第二 激光器102發(fā)出的第一激光束103、第二激光束104呈直徑為100~500微米的圓柱狀，第 一激光束103和第二激光束104的功率為0. 5~2毫瓦。
[0047] 第一激光束103中心線到平面反射鏡105的入射角a16~