测距系统、利用测距系统进行刻度打标和桥梁坡度测量的方法与流程

1.本发明涉及测距系统、利用测距系统进行刻度打标和桥梁坡度测量的方法，属于勘测技术领域。


背景技术：

2.现有的测距系统在勘测应用时，一般利用激光测距仪进行瞬时测量，测量的过程刻度不能显现，如果需要精确定位，还需要人工借助钢卷尺，显示刻度。
3.面对长大尺寸勘测或多次勘测时，手动操作测距系统容易导致测距系统角度变化，而引起基准点不同，产生测量误差，此外，卷尺刻度数字较小，查看刻度时需要工作人员近距离查看，由于钢卷尺不仅容易折损，还容易划伤工作人员，给勘测工作带来不便。
4.实际应用过程中，若桥梁上具有很多裂缝、露筋锈蚀等病害，记录病害时，需要使用测距系统进行多次测量定位，由于手动操作激光测距仪，因此，每次测量时的激光测距仪的基准点可能都不同，导致测量误差增大。
5.因此，本技术提供一种测距系统、利用测距系统进行刻度打标和桥梁坡度测量的方法。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供测距系统、利用测距系统进行刻度打标和桥梁坡度测量的方法，能够在同一基点，实现多刻度值的投影，完成多点的距离测量，提高测量结果的准确度和工作效率。
7.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
8.一方面，本发明提供一种测距系统，包括调平架，调平架上设有调平装置，调平装置上设有箱体；
9.所述箱体一侧设有人机交互控制单元，箱体内设有安装杆，安装杆上转动设有激光测距装置和一个或多个数字投影装置；
10.所述箱体底部、调平装置以及调平架的中部均开设有贯穿孔，贯穿孔与激光测距装置相对设置，激光测距装置的激光能够穿过各贯穿孔。
11.所述激光测距装置输出端连接人机交互控制单元，人机交互控制单元输出端连接数字投影装置。
12.进一步的，各所述数字投影装置的投影光源与激光测距装置的激光光源设置在同一水平高度。
13.进一步的，所述的测距系统包括空心螺杆；
14.另一方面，本发明提供一种利用测距系统进行刻度打标的方法，包括：
15.将测距系统放在待打标区域一侧，使激光测距装置的激光光源穿过各贯穿孔，测量数字投影装置与地面之间的垂直距离，并将测量的垂直距离输入人机交互控制单元；
16.预估待打标区域与测距系统的距离，根据待打标区域与测距系统的预估距离设置多个刻度值，并将各刻度值输入人机交互控制单元；
17.基于三角函数，人机交互控制单元根据垂直距离和各刻度值确定各数字投影装置旋转的角度和投影在待打标区域的刻度值，以在待打标区域形成刻度尺。
18.进一步的，各刻度值为等距设置或不等距设置。
19.进一步的，所述人机交互控制单元根据垂直距离和各刻度值确定各数字投影装置旋转的角度和投影在待打标区域的刻度值包括：
20.旋转的角度＝arc tan(刻度值/垂直距离)。
21.另一方面，本发明提供一种利用测距系统进行桥梁坡度测量的方法，包括：
22.将测距系统放在桥梁上，使激光测距装置的激光光源穿过各贯穿孔，测量数字投影装置与地面之间的垂直距离；
23.将水准塔尺放在桥梁上，测距系统和水准塔尺位于桥梁同一侧，且桥梁水准塔尺的水平高度高于测距系统；
24.将激光测距装置旋转90
°
，使激光测距装置的激光光源朝向水准塔尺，测量激光测距装置与水准塔尺之间的水平距离，并获取激光光源投影在水准塔尺上对应的刻度；
25.将测量的垂直距离、水平距离和刻度输入人机交互控制单元，基于反三角函数，人机交互控制单元利用垂直距离、水平距离和刻度确定桥梁的坡度。
26.进一步的，所述人机交互控制单元利用垂直距离、水平距离和刻度确定桥梁的坡度包括：
27.坡度＝arc tan{(垂直距离-刻度)/水平距离}。
28.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
29.本发明能够在同一基点，实现多点距离测量，避免人工铺尺，既能提高测量结果的准确度，又能提高工作效率，节约人力成本。
30.本发明不仅能够提高测量的准确度，还能够辅助实现桥梁坡度的测量。
附图说明
31.图1所示为本发明测距系统的一种实施例结构的主视图；
32.图2所示为本发明调平架基座的一种实施例结构的俯视图；
33.图3所示为本发明调平装置和箱体的一种实施例结构的主视图；
34.图4所示为本发明激光测距装置和数字投影装置的一种实施例结构示意图；
35.图5所示为本发明利用测距系统进行刻度打标方法的一种实施例示意图；
36.图6所示为本发明桥梁坡度测量的一种实施例原理图；
37.图7所示为本发明数字投影装置的一种实施例结构图；
38.图中：1、调平架；2、激光测距装置；3、人机交互控制单元；4、数字投影装置；10、基座；11、调平架的贯穿孔；12、支腿；13、调平装置；14、箱体；41、第一激光灯；133、圆水准气泡；131、脚螺旋；135、管水准气泡；134、水平转动锁定；141、安装杆；410、第二激光灯。
具体实施方式
39.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明
的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
40.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
41.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.实施例1
43.本实施例介绍了一种测距系统。
44.本实施例的测距系统包括调平架1，调平架1上设有调平装置13，调平装置13上设有箱体14，参考图1。
45.参考图4，箱体14一侧设有人机交互控制单元3，箱体14内设有安装杆141，安装杆141上转动设有激光测距装置2和一个或多个数字投影装置4。应用时，安装杆141一端安装在箱体14的一侧内壁上，安装杆141另一端安装在箱体14的另一侧内壁上。
46.实际应用时，设置多个数字投影装置4时，将各数字投影装置4分设在激光测距装置2两侧。此外，各数字投影装置4的投影光源与激光测距装置2的激光光源设置在同一水平高度，能够有效降低系统的投影误差。同时，初始状态时，各数字投影装置4的投影光源与激光测距装置2的激光光源均朝向地面。
47.本实施例的箱体14底部、调平装置13以及调平架1的中部均开设有贯穿孔，贯穿孔与激光测距装置2相对设置，激光测距装置2的激光能够穿过各贯穿孔，以测量与地面的距离。
48.本实施例的激光测距装置2输出端连接人机交互控制单元3，人机交互控制单元3输出端连接数字投影装置4。
49.应用时，人机交互控制单元3根据激光测距装置2测量的与地面的垂直距离，以及工作人员输入的一个或多个刻度值，确定各个数字投影装置4的旋转角度和投影的刻度值，使个数字投影装置4将各刻度值投影在地面上，形成刻度尺。
50.此外，数字投影装置4投影的刻度值日光下可见，且字号足够大，便于工作人员查看。
51.实际应用时，本领域技术人员通过读取待测点或区域对应在刻度尺的刻度值，即可完成以测距系统为基点的测距。若待测点或区域落在刻度尺的两个刻度值之间或刻度尺的一侧时，工作人员也能够通过调整输入的刻度值，使待测点落在刻度尺的刻度值上。
52.本发明能够在同一基点，实现多个刻度值的投影，在地面形成刻度尺，以实现多点
距离测量，既能提高测量结果的准确度，又能提高工作效率，节约人力成本。
53.实施例2
54.在实施例1的基础上，本实施例详细介绍了测距系统。
55.本实施例还包括一个或多个转动装置，各转动装置与各数字投影装置4一一对应，各转动装置驱动连接对应的数字投影装置4。
56.应用时，转动装置包括电机，电机驱动数字投影装置4转动。
57.实际应用时，人机交互控制单元3输出端连接转动装置，控制电机驱动数字投影装置4转动的角度。
58.本领域技术人员能够根据实际需要设置与激光测距装置2对应的转动装置，对应的转动装置驱动连接激光测距装置2。
59.参考图7，各数字投影装置4包括电子屏幕，电子屏幕包括多个点阵排布的第一激光灯41和多个线性排布的第二激光灯410。
60.应用时，人机交互控制单元3控制各第一激光灯41亮起或熄灭，使得亮起的第一激光灯41组成刻度值。此外，人机交互控制单元3控制各第二激光灯410亮起或熄灭，使得亮起的第二激光灯410组成刻度线。
61.参考图1，调平架1包括基座10和支腿12。支腿12安装在基座10外周上，基座10中部开设有调平架的贯穿孔11，参考图2，本实施例的支腿12为三腿结构设置。
62.应用时，支腿12上设有空心螺杆，空心螺杆外侧与调平架的贯穿孔11内侧螺纹连接。调平装置13能够参照水准仪，参考图3。
63.本实施例的激光测距装置2类似参照型号为bjsd-4的测距装置。
64.实施例3
65.在实施例1或2的基础上，本实施例详细介绍了一种利用测距系统进行刻度打标的方法。
66.本实施例的利用测距系统进行刻度打标的方法包括以下步骤：
67.s11将测距系统放在待打标区域一侧，使激光测距装置的激光光源穿过各贯穿孔，测量数字投影装置与地面之间的垂直距离，并将测量的垂直距离输入人机交互控制单元。
68.应用时，待打标区域内有多个待测点。
69.s12预估待打标区域的与测距系统的距离，根据待打标区域的与测距系统的预估距离设置多个刻度值，并将各刻度值输入人机交互控制单元。
70.s13基于三角函数，人机交互控制单元根据垂直距离和各刻度值确定各数字投影装置旋转的角度和投影在待打标区域的刻度值，以在待打标区域形成刻度尺，参考图5。
71.应用时，各刻度值为等距设置或不等距设置。此外，数字投影装置能够实现竖直方向一定角度的转动。
72.本实施例确定数字投影装置旋转的角度，包括下式：
73.旋转的角度＝arc tan(刻度值/垂直距离)。
74.本领域技术人员通过读取待打标区域中待测点或区域对应在刻度尺的刻度值，即可完成以测距系统为基点的测距。
75.若待测点或区域落在刻度尺的两个刻度值之间或刻度尺的一侧时，工作人员也能够通过调整输入的刻度值，使待测点落在刻度尺的刻度值上。
76.实际应用时，若待测点落在两个刻度之间时，本领域技术人员能够准备一把小卷尺，连接两个刻度，以辅助测量待测点对应的刻度。若待测点落在刻度尺的一侧时，本领域技术人员通过小卷尺延伸刻度尺，以辅助测量待测点对应的刻度。
77.本实施例将测距系统放在待打标区域一侧，使激光测距装置的激光光源穿过各贯穿孔时，还包括以下调平步骤：
78.将三腿结构设置的支腿12放平；
79.观察圆水准气泡133：
80.(1)当圆水准气泡133的气泡正对着支腿12的某一架腿时(也就是说，气泡与圆的中心连线大致垂直该架腿与支腿12架头的相交底边)，保持其他两腿不动，直接沿该架腿的垂直投影线前后移动或升降该架腿，沿该架腿的垂直投影线前后移动或升降该架腿。
81.(2)当圆水准气泡133的气泡没有正对支腿12的任一架腿时，调节任一架腿(沿该架腿的垂直投影线前后移动或升降该架腿)，并保持不动其他两腿，使气泡正对任一架腿，接下来按(1)方法沿该架腿的垂直投影线前后移动或升降该架腿。
82.当气泡在圆水准气泡的圆线上(碰到线就行)，转动支腿12的脚螺旋131，使气泡居中。
83.然后，使箱体14多角度水平旋转利用管水准气泡135和脚螺旋131进行精准调平，调平完成后锁住水平锁定134。
84.本技术能够在同一基点，实现多个刻度值的投影，在待打标区域形成刻度尺，以实现多点距离测量，既能提高测量结果的准确度，又能提高工作效率，降低成本。
85.实施例4
86.在实施例1或2的基础上，本实施例详细介绍了一种利用测距系统进行桥梁坡度测量的方法。
87.本实施例的利用测距系统进行桥梁坡度测量的方法包括以下步骤：
88.s21将测距系统放在桥梁上，使激光测距装置的激光光源穿过各贯穿孔，测量数字投影装置与地面之间的垂直距离h1。
89.应用时，还需要对测距系统进行调平。
90.s22将水准塔尺放在桥梁上，测距系统和水准塔尺位于桥梁同一侧，且桥梁水准塔尺的水平高度高于测距系统。
91.参考图6，将测距系统和水准塔尺分别放在桥梁上的a点和b点，a点的水平高度底于b点。
92.s23将激光测距装置旋转90
°
，使激光测距装置的激光光源朝向水准塔尺，测量激光测距装置与水准塔尺之间的水平距离l1，并获取激光光源投影在水准塔尺上对应的刻度h2。
93.s24将测量的垂直距离、水平距离和刻度输入人机交互控制单元，基于反三角函数，人机交互控制单元利用垂直距离、水平距离和刻度确定桥梁的坡度α1。
94.应用时，参考图6，根据相似三角形原理，即
△
ceb∽
△
cda，便可求得ce的长度x，进而可以得到α2的角度，根据平行四边形原理可知α1等于α2，因此，根据下式能够确定桥梁的坡度α1：
95.x/(l1+x)＝h2/h1
96.x＝(h2/h1
×
l1)/(1-h2/h1)
97.α2＝arc tan{h2/x}
98.α1＝α2
99.本技术不仅能够提高测量的准确度，还能够辅助实现桥梁坡度的测量。
100.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
101.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
102.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
103.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
104.以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

技术特征：
1.一种测距系统，其特征在于，包括调平架（1），调平架（1）上设有调平装置（13），调平装置（13）上设有箱体（14）；所述箱体（14）一侧设有人机交互控制单元（3），箱体（14）内设有安装杆（141），安装杆（141）上转动设有激光测距装置（2）和一个或多个数字投影装置（4）；所述箱体（14）底部、调平装置（13）以及调平架（1）的中部均开设有贯穿孔，贯穿孔与激光测距装置（2）相对设置，激光测距装置（2）的激光能够穿过各贯穿孔；所述激光测距装置（2）输出端连接人机交互控制单元（3），人机交互控制单元（3）输出端连接数字投影装置（4）。2.根据权利要求1所述的测距系统，其特征在于，各所述数字投影装置（4）的投影光源与激光测距装置（2）的激光光源设置在同一水平高度。3.一种利用测距系统进行刻度打标的方法，其特征在于，包括：将测距系统放在待打标区域一侧，使激光测距装置的激光光源穿过各贯穿孔，测量数字投影装置与地面之间的垂直距离，并将测量的垂直距离输入人机交互控制单元；预估待打标区域与测距系统的距离，根据待打标区域与测距系统的预估距离设置多个刻度值，并将各刻度值输入人机交互控制单元；基于三角函数，人机交互控制单元根据垂直距离和各刻度值确定各数字投影装置旋转的角度和投影在待打标区域的刻度值，以在待打标区域形成刻度尺。4.根据权利要求3所述的利用测距系统进行刻度打标的方法，其特征在于，各刻度值为等距设置或不等距设置。5.根据权利要求3所述的利用测距系统进行刻度打标的方法，其特征在于，所述人机交互控制单元根据垂直距离和各刻度值确定各数字投影装置旋转的角度和投影在待打标区域的刻度值包括：旋转的角度= arc tan (刻度值/垂直距离)。6.一种利用测距系统进行桥梁坡度测量的方法，其特征在于，包括：将测距系统放在桥梁上，使激光测距装置的激光光源穿过各贯穿孔，测量数字投影装置与地面之间的垂直距离；将水准塔尺放在桥梁上，测距系统和水准塔尺位于桥梁同一侧，且桥梁水准塔尺的水平高度高于测距系统；将激光测距装置旋转90
°
，使激光测距装置的激光光源朝向水准塔尺，测量激光测距装置与水准塔尺之间的水平距离，并获取激光光源投影在水准塔尺上对应的刻度；将测量的垂直距离、水平距离和刻度输入人机交互控制单元，基于反三角函数，人机交互控制单元利用垂直距离、水平距离和刻度确定桥梁的坡度。7.根据权利要求6所述的利用测距系统进行桥梁坡度测量的方法，其特征在于，所述人机交互控制单元利用垂直距离、水平距离和刻度确定桥梁的坡度包括：坡度=arc tan{(垂直距离-刻度)/水平距离}。

技术总结
本发明公开了测距系统、利用测距系统进行刻度打标和桥梁坡度测量的方法，其中，测距系统包括调平架，调平架上设有调平装置，调平装置上设有箱体；所述箱体一侧设有人机交互控制单元，箱体内设有安装杆，安装杆上转动设有激光测距装置和一个或多个数字投影装置；所述箱体底部、调平装置以及调平架的中部均开设有贯穿孔，贯穿孔与激光测距装置相对设置，激光测距装置的激光能够穿过各贯穿孔。所述激光测距装置输出端连接人机交互控制单元，人机交互控制单元输出端连接数字投影装置。本发明能够在同一基点，实现多点距离测量，提高测量结果的准确度和工作效率。准确度和工作效率。准确度和工作效率。


技术研发人员：赵标 王京杭 温晓光 孙德乐 陈文龙 朱梁昱 秦乐 赵潇 陈雪峰 贾晶晶
受保护的技术使用者：中铁桥隧技术有限公司
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/9/23