一种用于测绘的智能光学反射棱镜装置的制作方法

本实用新型属于测量仪器领域，具体是一种用于测绘的智能光学反射棱镜装置。

背景技术：

在测绘工程中，棱镜是一种非常重要的常用设备，一般是配合全站仪或者测量机器人等仪器使用。在精密测量中，棱镜的精度对测量结果影响很大。在很多情况下，测量仪器需要从不同角度照准棱镜，这一般需要人工旋转棱镜。而当进行自动测量的时候，测量周期往往很长，有些测量环境也不允许有人(例如地铁)，此时人工旋转棱镜是不可能的。目前在这种长期自动观测环境下，采取的解决方案是360度全方位棱镜。而这种360度棱镜价格要么非常昂贵，大幅提高了工程成本，要么精度太低，无法满足精密测量的要求。

技术实现要素：

为了解决以上现有技术中存在的问题，本实用新型提供了用于测绘的智能光学反射棱镜。

本实用新型技术方案提供一种用于测绘的智能光学反射棱镜装置，包括棱镜1、连接轴2、归零指针3、光电开关4、步进电机5、单片机6、通讯模块8和步进电机驱动 9，棱镜1通过连接轴2安装在步进电机5上，光电开关4固定在步进电机5上，归零指针3安装在棱镜1上；单片机6分别连接光电开关4、通讯模块8和步进电机驱动9，步进电机驱动9连接步进电机5。

而且，连接轴2连接棱镜1和步进电机5的输出轴。

而且，光电开关4固定在步进电机5上时，光电开关4的光槽向上。

而且，将归零指针3固定安转在棱镜1上时，归零指针3的位置在光电开关4的光槽内。

而且，设置电源模块7，电源模块7分别连接单片机6、通讯模块8和步进电机驱动9。

本实用新型提供的智能光学反射棱镜装置，可以支持远程控制旋转角度，以完成观测任务。同时具有精度高，成本低廉的优点，具有重要的市场价值。

附图说明

图1为本实用新型实施例的智能棱镜装置电路示意图。

图2为本实用新型实施例的智能棱镜装置旋转部分结构图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

如图1，智能光学反射棱镜装置由单片机6控制，外围设备有电源7，光电开关4，通讯模块8，步进电机驱动9。单片机6分别连接光电开关4、通讯模块8和步进电机驱动9，步进电机驱动9再连接步进电机5，装置由电源7统一供电。

智能光学反射棱镜装置的旋转部分结构如图2，将普通的棱镜1通过连接轴2安装在步进电机5上，光电开关4固定在步进电机5上，归零指针3安装在棱镜1上，可以采用一个下垂的细长条，归零指针3随着棱镜旋转的时候，在零点位置的时候刚好遮挡住光电开关，其余时刻不遮挡光电开关。当通讯模块8接收到遥控指令后，将指令传送给单片机6，MCU将指令解释后，控制步进电机5驱动，经连接轴2驱动棱镜1旋转一定的角度。

由于步进电机以及步进电机驱动器有时存在失步现象，偶尔的失步造成的误差很小，可以忽略，但是在连续旋转的时候会产生累计误差，最终会导致这个累计误差无法容忍。为了避免这个问题，本实用新型预设了一个归零点，当棱镜旋转到零点位置的时候，单片机可以通过光电开关探测到，以此消除每一整周的误差。

实施例的棱镜采用Leica GPR1圆棱镜，该棱镜性能优异，精度和反射性能参数都非常好；步进电机采用42BYGH47型，由于负载不大，因此选用了一款小力矩的步进电机，这样可以兼顾功耗问题；光电开关采用EE-SX671A凹槽型接插件式光电开关，这种光电开关体积小，性能稳定，便于安装；单片机采用ATMEL ATmega32芯片，该芯片成熟稳定，成本低廉；通讯模块采用蓝牙转UART，型号H06，是一种通用型的蓝牙模块，如想扩大控制距离，可以选用Xbee等通讯模块代替蓝牙通讯模块；电源采用 12V 2A开关电源。

连接轴用于连接棱镜和步进电机。具体实施时，连接轴的加工精度会直接影响旋转棱镜的精度，因此优选地采用有一定刚性的材料(可用不锈钢或黄铜)用机床加工，并且尽量短，以避免抖晃。

具体实施时，归零指针3的宽度以遮挡住光电开关的光路为准，材料优选用不锈钢。

按照图2安装棱镜的旋转部分：

用连接轴2连接棱镜1和步进电机5的输出轴。

将光电开关4固定在步进电机5上，光槽向上。

将归零指针3固定安转在棱镜1上未进行旋转时，归零指针3的位置应该刚好在光电开关4的光槽内，此时为零点位置，棱镜1旋转的时候，不能与光电开关4发生碰撞摩擦。

使用本实用新型所提供装置的时候，只需将电脑的蓝牙与智能棱镜的蓝牙模块配对，在电脑上会生成虚拟串口，通过虚拟串口，向其发送指令，智能棱镜即可根据指令旋转。

单片机作为微处理器MCU可接受两种类型的指令，分别为相对旋转一定角度和绝对旋转一定角度。在接收到相对旋转角度指令后，MCU控制步进电机驱动器驱动步进电机从当前位置顺时针旋转指定的角度，同时向控制端返回正在旋转的状态信息，表示通讯正常；在接收到绝对旋转角度指令后，MCU控制步进电机驱动器驱动步进电机顺时针旋转，一直到归零指针遮挡住光电开关，即棱镜到达零点位置，然后再控制棱镜从零点位置旋转指定的角度，同时向控制端返回正在旋转的状态信息，表示通讯正常。顺时针指的是从顶部向下看的方向。

具体实施时，本领域技术人员可自行采用现有软件技术设计指令和实现通信，本实用新型只提供装置方面的改进并要求保护装置结构。

为实施参考起见，提供使用本装置进行精明测量时的工作过程举例：

一、电脑发出绝对旋转180度指令：

智能棱镜收到指令，向电脑返回状态信息，并开始旋转，此时棱镜开始顺时针旋转，在零位指针穿过光电开关的光槽后，棱镜再旋转180度，然后停止；

智能棱镜旋转完毕，向电脑返回状态信息，表示可以接受新指令。

二、电脑发出相对旋转60度指令：

智能棱镜收到指令，向电脑返回状态信息，并从当前位置顺时针旋转60度，然后停止；

智能棱镜旋转完毕，向电脑返回转态信息，表示可以接受新指令。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的。因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。