水准尺的测量装置和方法与流程

1.本发明属于机械领域，尤其涉及一种水准尺的测量装置和方法。


背景技术：

2.现有的水准尺，申请号为：201921169720.5，授权公告号为：210291281u发明名称为：《一种水准尺尺垫》，公开一种可调平装置，且可以绕尺垫转动，所述尺垫基座中心位置开设有旋转孔，所述第一调节板的中心位置设置有旋转柱，所述旋转柱放置于所述旋转孔内实现所述调节组件与所述尺垫基座旋转连接。此段内容说明调节组件与所述尺垫基座可以相互转动，实现测量时的尺身面对面，但是它也是通过手动调节的，操作不方便。另外，不能实现测角功能。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提出一种水准尺的测量装置和方法，可以自动对准目标标志。
4.本技术提供的一种水准尺的测量装置，采用如下技术方案：水准尺的测量装置，包括尺身，还包括水平测角仪和测角摄像头，水平测角仪包括测角摄像头水平转动装置和水平转动测角传感器，所述测角摄像头连于测角摄像头水平转动装置上，测角摄像头水平转动装置可以带动测角摄像头沿水平方向360度旋转，水平转动测角传感器用于测量测角摄像头水平转动装置转动的角度。
5.通过采用上述技术方案，使测角摄像头在水平方向自动对准目标标志。
6.优选的，还包括垂直测角仪，垂直测角仪包括测角摄像头垂直转动装置和垂直转动测角传感器，所述测角摄像头同时还连于测角摄像头垂直转动装置上，测角摄像头垂直转动装置可以带动测角摄像头沿竖直方向360度旋转，垂直转动测角传感器用于测量测角摄像头垂直转动装置转动的角度。
7.通过采用上述技术方案，测角摄像头在垂直和水平方向自动对准目标标志，使测角摄像头自动对准目标标志。
8.优选的，所述测角摄像头水平转动装置包括第一电机和第一尺垫，所述第一电机包括第一电机轴，所述第一尺垫包括第一上转盘和第一下底盘，第一下底盘中心孔固定第一电机，第一上转盘中心对称的固定于第一电机轴上，测角摄像头位于尺身上，尺身垂直固定于第一上转盘上表面，水平转动测角传感器为第一角度传感器，第一角度传感器位于第一电机内，用于测量第一电机轴转动的角度；或者水平转动测角传感器包括第一光栅度盘、第一指示光栅、第一发光管和第一接收管，第一光栅度盘由黑白相间的材料制成，第一下底盘的上表面固定有第一光栅度盘，在下底盘的上表面或下表面开有第一凹槽，所述第一发光管位于第一凹槽中，第一发光管通过第一横轴与第二电机尾部的第二电机轴相连；第一指示光栅和第一接收管依次固定于上转盘的下表面，第一发光管通过第一光栅度盘正对第一指示光栅和第一接收管，第一指示光栅和第一接收管与第一发光管相对于第一光栅度盘转动。
9.通过采用上述技术方案，第一上转盘可相对第一下底盘转动，实现水平转向，水平转动测角传感器可实现水平测角的功能。
10.优选的，所述测角摄像头垂直转动装置包括第三电机和第一轴承和第二轴承，第三电机包括第三电机轴，所述尺身上开有通孔，第一轴承和第二轴承分别连接于通孔沿竖直方向的两侧壁，第三电机轴可转动连接于两侧的第一轴承和第二轴承上，第三电机轴沿水平方向放置，测角摄像头置于第三电机轴上，所述垂直测角仪还包括第一测距传感器、激光发射器和支撑架，支撑架相对于第三电机轴中心对称的固定于第三电机轴上，第一测距传感器和激光发射器固定于支撑架上，当测角摄像头观测方向为水平视线方向时，第一测距传感器和激光发射器位于垂直视线方向，第一测距传感器和激光发射器置于测角摄像头旁，或者第一测距传感器、激光发射器和测角摄像头集成在一起，垂直转动测角传感器为第二角度传感器，它位于第三电机内，用于测量第三电机所转动的角度；或者所述垂直转动测角传感器包括第二光栅度盘、第二发光管、第二接收管和第二指示光栅，第二光栅度盘相对于第三电机轴中心对称的穿过第三电机轴，且第二光栅度盘固定于通孔沿竖直方向的一侧壁，在尺身的外侧壁上开有第二凹槽，所述第二发光管位于第二凹槽内，在第二凹槽相对于尺身侧壁靠近第二光栅度盘处固定有透明材料，使第二发光管的光线可以照射到第二光栅度盘上，且使尺身为牢固的一个整体，第二指示光栅和第二接收管由外向内依次固定于支撑架上，第二发光管通过第二光栅度盘正对第二指示光栅和第二接收管。
11.通过采用上述技术方案，测角摄像头随着支撑架转动，实现竖直转向，垂直转动测角传感器可实现垂直测角的功能。
12.优选的，尺身一面有条码或数字或者条码和数字、水准测量摄像头和测角摄像头；或者一支尺子的尺面有条码或者数字或者条码和数字，另一支尺子的一个尺面有水准测量摄像头和测角摄像头。
13.通过采用上述技术方案，水准测量摄像头可以用于测量高程，测角摄像头可以用于实现测角功能。
14.本技术提供的另一种水准尺的测量方法，采用如下技术方案：包括如下步骤：嵌入式系统控制面对面测量摄像头转动，面对面测量摄像头上的方位传感器，测得面对面测量摄像头的转动方向，嵌入式系统控制第一尺垫的第一上转盘沿面对面测量摄像头的转动方向转动，直到水准测量摄像头能看到另一支尺身刻度面为止，停止第一尺垫的转动，使尺身面对面，则嵌入式系统读取数字陀螺仪或者倾角传感器的数据，进行计算，由嵌入式系统控制自动调平轴的伸缩，实现第一尺垫调平；微调第一尺垫测角转盘，使尺身面对面。
15.通过采用上述技术方案，根据面对面摄像头的转动方位嵌入式系统控制第一上转盘转动，达到尺身面对面，嵌入式系统控制自动调平轴的伸缩，实现尺垫调平。
16.优选的，在尺身调平和尺身面对面下的水准测量：通过水准测量摄像头对另一支尺上的条码或者数字进行扫码或者拍照，嵌入式系统接收水准测量摄像头的测量数据及水准测量摄像头自身位置数据，经过计算处理，得出水准尺之间的高差；或者在a点安置水准尺，水准尺的高度固定不变，在b点竖立目标标尺，测取a点到达b点的水平距离d，转动测角摄像头水平转动装置和测角摄像头垂直转动装置使水准尺的测角摄像头对准目标标尺，通过激光测距传感器测取从激光测距传感器到达目标标尺的距离oo
′
，根据三角形几何定理求出目标标尺到达水准尺的激光测距传感器的垂直距离(oo
′2‑
d2)
1/2
,测取水准尺的桩顶到
达水准尺的激光测距传感器的垂直高度i，测取目标标尺测量高度v，得到a点到达b点的高程hab＝(oo
′2‑
d2)
1/2
+i
‑
v；或者在a点安置水准尺，水准尺的高度固定不变，在b点竖立目标标尺，测取a点到达b点的水平距离d，转动测角摄像头水平转动装置和测角摄像头垂直转动装置使水准尺的测角摄像头对准目标标尺，测取水准尺的激光测距传感器的竖直角α，根据三角形几何定理求出目标标尺到达水准尺的激光测距传感器的垂直距离dtanα，测取水准尺的桩顶到达水准尺的激光测距传感器的垂直高度i，测取目标标尺测量高度v，得到a点到达b点的高程hab＝dtanα+i
‑
v；或者在a点安置水准尺，水准尺的高度固定不变，在b点竖立目标标尺，转动测角摄像头水平转动装置和测角摄像头垂直转动装置使水准尺的测角摄像头对准目标标尺，通过激光测距传感器测取从水准尺的激光测距传感器到达目标标尺的距离oo
′
，测取水准尺的激光测距传感器的竖直角α，根据三角形几何定理求出目标标尺到达水准尺的激光测距传感器的垂直距离oo
′
sinα。测取水准尺的桩顶到达水准尺的激光测距传感器的垂直高度i，测取目标标尺测量高度v，得到a点到达b点的高程hab＝oo
′
sinα+i
‑
v；或者在a点安置水准尺，水准尺的高度固定不变，在b点竖立目标标尺，转动测角摄像头水平转动装置和测角摄像头垂直转动装置使水准尺的测角摄像头对准目标标尺，通过图像识别得出测角摄像头到达目标标尺的距离oo
′
，测取水准尺的测角摄像头的竖直角α，根据三角形几何定理求出目标标尺到达水准尺的测角摄像头的垂直距离oo
′
sinα。测取水准尺的桩顶到达水准尺的测角摄像头的垂直高度i，测取目标标尺测量高度v，得到a点到达b点的高程hab＝oo
′
sinα+i
‑
v。
17.通过采用上述技术方案，通过测量和三角形定理，测得水准尺之间的高程。
18.本技术提供的另一种水准尺的测角方法，采用如下技术方案：在尺身调平下的测角过程：测水平角则需要设置初始值、测竖直角则不需要设置初始值，则由嵌入式系统控制第一电机、第三电机的转动，从而控制测角摄像头水平转动装置和测角摄像头垂直转动装置的转动对第一个目标标志进行扫描观察，大致对准之后，通过由嵌入式系统控制第一电机、第三电机的转动，从而控制测角摄像头水平转动装置和测角摄像头垂直转动装置的转动进行微调精准对准目标标志，观察和对准图像，再点击开始，点击开始之后系统会自动记录初始数据,继续点击顺时针或者逆时针转动，重复上述观察过程，点击连测或结束，嵌入式系统记录下水平转动测角传感器或者垂直转动测角传感器的数据，依次重复上述观察过程，测到最后一个目标标志点击结束，嵌入式系统记录水平转动测角传感器或者垂直转动测角传感器的数据，经嵌入式系统计算处理后，将处理所得的水平角数据或者垂直角数据传送至终端，完成测角。
19.通过采用上述技术方案，嵌入式系统控制第一电机或第三电机的转动，对准目标标志物，嵌入式系统还记录水平或者垂直转动测角传感器的数据，可以完成测角过程。
20.本技术提供的另一种水准尺的测距方法，采用如下技术方案：包括棱镜，控制调节平台调平，当激光测距时，所述的第一测距传感器通过转动测角摄像头水平转动装置和测角摄像头垂直转动装置对准棱镜，由第一测距传感器和垂直转动测角传感器测得的数据传送给嵌入式系统，经嵌入式系统计算处理，得出尺身与棱镜之间水平距离值。
21.通过采用上述技术方案，由第一测距传感器和垂直转动测角传感器测得的数据，可以得出尺身与棱镜之间的水平距离值。
22.本技术提供的另一种水准尺的放样方法，采用如下技术方案：包括如下步骤：1)控
制调节平台调平，2)将水准尺放置在测站点，测角摄像头水平转动装置转动使水准尺朝向后视方向，输入已知方位角角度和已知距离或已知角角度和已知距离，转动测角摄像头水平转动装置转动已知方位角或已知角角度，使水准尺朝向前视方向，测角摄像头垂直转动装置转动由第一测距传感器对准棱镜，经计算使放样点距测站点的距离与已知距离相等，确定放样点，最终完成放样过程；或者还包括皮尺，将水准尺放置在测站点，测角摄像头水平转动装置转动使水准尺朝向后视方向，输入已知方位角或已知角角度，转动测角摄像头水平转动装置转动已知方位角或已知角角度，使水准尺朝向前视方向，测角摄像头垂直转动装置转动由激光发射器沿前视方向精准打出激光印迹，第二尺子则沿激光的印迹测量指定距离，确定放样点，最终完成放样过程。
23.通过采用上述技术方案，可以实现放样过程。
24.优选的，还包括终端，所述水准测量装置应用上述装置完成水准测量、测角、测距和放样功能，将测量结果传输至嵌入式系统，经嵌入式系统计算和处理后生成数据、规范的表格形式或者输出测量轨迹图，传送至终端，完成测量和实现查看和完成数据、规范的表格形式或者输出测量轨迹图的共享，或者将测量结果传送至手机客户端或者电脑客户端，由手机客户端或者电脑客户端计算得出测量结果，所述测量结果可以是数据、规范的表格形式或者是测量轨迹图，完成测量和实现查看和数据、规范的表格形式或者输出测量轨迹图的共享。
25.通过采用上述技术方案，手机客户端或者电脑客户端可以实现数据的共享。
26.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
27.1、可以自动对准目标标志，完成测角功能，操作方便。
28.2、手机客户端、电脑客户端可以实现数据的共享。
29.3、测角摄像头随着支撑架转动，实现竖直转向，从而达到垂直测角的功能。
30.4、第一上转盘可相对第一下底盘转动，实现水平转向。
附图说明
31.图1为本发明实施例一主视简图；
32.图2为本发明实施例一左视简图；
33.图3为本发明实施例一底垫及尺身结构简图；
34.图4为本发明水准测量图的第一实施例；
35.图5为本发明水准测量图的第二实施例；
36.图6为本发明测角摄像头剖面简图；
37.图7为本发明尺垫上的自动调平轴示意简图；
38.图8为本发明光栅度盘结构简图；
39.图9为本发明指示光栅结构简图。
具体实施方式：
40.为了使本发明的目的、技术方案的原理及优点更加清晰，以下结合附图及具体实施方案，对本发明进行进一步详细说明。在本实施方式中，所描述的具体实施方案仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
41.实施例一
42.如图1和图3所示，水准尺，包括尺身1，尺身1的横截面为椭圆形，还包括水平测角仪即尺垫测角转盘，所述的水平测角仪包括测角摄像头水平转动装置5和水平转动测角传感器，测角摄像头水平转动装置5它包括第一尺垫，第一尺垫包括第一上转盘8和第一下底盘9，第一上转盘8上固定有套筒，所述套筒底部是四周围起来的，在四周的四边缘向上延伸围片11，用于包裹住尺身的四边缘，这样不影响伸缩支撑杆的运动，所述尺身固定于套筒内，在尺身下部开有多个柱孔12，在第一上转盘上固定有凸柱，第一尺垫第一上转盘上的凸柱和柱孔12相咬合，多个柱孔12与凸柱紧密配合，使尺身牢牢的卡在第一上转盘的表面，加大尺子稳定性和尺身与第一尺垫的连接效果，达到第一尺垫尺身合二为一，在第一上转盘8上的凸柱上表面设置有控制接头和电源接头，控制接头和电源接头与尺身上的柱孔12下表面接口相连。尺身正面有条码13或数字或者条码13和数字以及水准测量摄像头14，水准测量摄像头14由上至下不同间距的依次排列有多个，或者一支尺子的尺面是条码或数字或者条码和数字，另一支尺子一个尺面有水准测量摄像头和测角摄像头，水准测量摄像头位于尺面上，且由上至下相同间距的依次排列，在水准测量摄像头的顶部有测角摄像头。水准测量摄像头14严格垂直于尺面，水准测量摄像头的位置是固定在尺面上能够产生一条水平的视线，位置的固定就等于知道了水准测量摄像头自身位置的读数在测量时方便计算。如图7所示，水准尺还包括自动调平装置、调平测量装置和嵌入式系统，所述的自动调平装置包括多个自动调平轴15，多个自动调平轴15选择三个，三个自动调平轴均匀分布于第一尺垫的下部，三个自动调平轴分别包括三个电机16，所述自动调平轴15通过电机16的驱动可相对第一尺垫上下伸缩。即自动调平装置可相对运动的连接于第一尺垫上，调平测量装置置于尺身或者第一上转盘上，用于测量自动调平装置偏离垂直方向的数据，并传输给嵌入式系统，由嵌入式系统计算自动调平装置的移动数据，并控制自动调平装置运动达到尺身调平状态。调平测量装置是数字陀螺仪，数字陀螺仪安装在尺身内部，采用数字陀螺仪实时输出的角速率信号，经处理器对角速度进行积分运算，从而角算出轴向的偏转角度，并计算出尺身偏离垂直方向的角度数据,调节水准尺的平衡。所述每个自动调平轴包括伸缩杆18和套杆17，伸缩杆18上有直齿轮19，电机16上有电机传动轴齿20，电机16位于套杆17内，电机传动轴齿20与伸缩杆18上的直齿轮19紧密啮合，电机传动轴齿20传动伸缩杆18伸缩；或者调平测量装置是倾角传感器，倾角传感器测量出x、y、z轴向的倾角，所述每个自动调平轴包括伸缩杆和套杆，伸缩杆上有直齿轮，电机上有电机传动轴齿，电机位于套杆内与伸缩杆上的直齿轮紧密啮合，电机传动轴齿传动伸缩杆伸缩；在电机内部分别有传感器。所述传感器可以采用多个长度传感器或者位移传感器或者角度传感器，长度传感器位于自动调平轴内用于检测自动调平轴的长度，或者位移传感器位于自动调平轴内用于检测自动调平轴的伸缩量，或者角度传感器位于电机内用于测量电机转动的角度，或者电机转速已知的，从而推导出电机转动的圈数、伸缩距离与时间的关系，由定时器控制电机转动时间，具体的证明方案：如三轴调平方案，通过数字陀螺仪或者倾角传感器得到第一尺垫偏离水平的角度，角度值传给嵌入式系统计算处理控制自动调平轴的电机转动和自动调平轴的伸缩量。根据自动调平轴的伸缩量，控制电机的转动圈数或时间，保证尺垫测角转盘面平行于测量平面，有利于测量方便适用于各种场地的调平达到更高效的调平方式。嵌入式系统控制低速电机的转动。所述测角摄像头水平转动装置包括第一电机和第一尺垫，所述第一电机21包括第一电
机轴22，所述第一尺垫包括第一上转盘8和第一下底盘9，第一下底盘9中心孔固定第一电机21，第一上转盘8中心对称的固定于第一电机轴22上，测角摄像头位于尺身1上，尺身1垂直固定于第一上转盘8上表面，水平转动测角传感器为第一角度传感器，第一角度传感器位于第一电机21内，用于测量第一电机轴22转动的角度；或者如图8和图9所示，水平转动测角传感器包括第一光栅度盘24、第一指示光栅25、第一发光管23和第一接收管26，第一光栅度盘24由黑白相间的材料制成，第一下底盘9的上表面固定有第一光栅度盘24，下底盘的上表面固定有第一光栅度盘，在下底盘的上表面或下表面开有第一凹槽，所述第一发光管位于第一凹槽中，第一发光管通过第一横轴与第二电机尾部的第二电机轴相连；第一指示光栅和第一接收管依次固定于上转盘的下表面，第一发光管通过第一光栅度盘正对第一指示光栅和第一接收管，第一指示光栅和第一接收管与第一发光管相对于第一光栅度盘转动。
43.所述水准尺的测量装置包括水平测角仪、垂直测角仪和测角摄像头，水平测角仪包括测角摄像头水平转动装置和水平转动测角传感器，垂直测角仪包括测角摄像头垂直转动装置和垂直转动测角传感器，水平转动测角传感器和垂直转动测角传感器分别连接于测角摄像头水平转动装置上和测角摄像头垂直转动装置上，测角摄像头水平转动装置可以带动测角摄像头沿水平方向360度旋转，水平转动测角传感器用于测量水平测角仪转动的角度，测角摄像头垂直转动装置可以带动测角摄像头沿竖直方向360度旋转，垂直转动测角传感器用于测量垂直测角仪转动的角度。所述的测角摄像头水平转动装置包括第一电机和第一尺垫，第一电机包括第一电机轴，所述第一尺垫包括第一上转盘和第一下底盘，第一下底盘或者第一上转盘中心孔固定第一电机，第一上转盘或者经第一下底盘中心对称的固定于第一电机轴上，测角摄像头位于尺身上，尺身垂直固定于第一上转盘上表面，水平转动测角传感器为第一角度传感器，第一角度传感器位于第一电机内，用于测量第一电机轴转动的角度。所述测角摄像头垂直转动装置包括第三电机28、第一轴承29a和第二轴承29b，第三电机28包括第三电机轴31，所述尺身1上开有通孔，第一轴承29a和第二轴承29b分别连接于通孔沿竖直方向的两侧壁，第三电机轴31可转动连接于两侧的第一轴承29a和第二轴承29b上，第三电机轴31沿水平方向放置，测角摄像头32置于第三电机轴31上，所述垂直测角仪还包括第一测距传感器34、红外激光发射器33和支撑架30，支撑架30相对于第三电机轴31中心对称的固定于第三电机轴31上，第一测距传感器34和红外激光发射器33固定于支撑架30上，当测角摄像头观测方向为水平视线方向时，红外激光发射器33和第一测距传感器34分别置于测角摄像头正上方和正下方，或者第一测距传感器34、红外激光发射器33和测角摄像头32集成在一起，即第一测距传感器34、红外激光发射器33内置于测角摄像头32内部，垂直转动测角传感器为第二角度传感器，它位于第三电机28内，用于测量第三电机28所转动的角度；或者所述垂直转动测角传感器包括第二光栅度盘35、第二发光管36、第二接收管38和第二指示光栅37，第二光栅度盘35相对于第三电机轴31中心对称的穿过第三电机轴31，且第二光栅度盘35固定于通孔沿竖直方向的一侧壁，在尺身的外侧壁上开有第二凹槽，所述第二发光管36位于第二凹槽内，第二发光管36与第二纵轴相连，第二纵轴和第二横轴相连，第二横轴与第三电机28尾部的第三电机轴31相连，在第二凹槽相对于尺身侧壁靠近第二光栅度盘35处固定有透明材料，使第二发光管36的光线可以照射到第二光栅度盘35上，且使尺身为牢固的一个整体，第二指示光栅37和第二接收管38由外向内依次固定于支撑架30上，第二发光管36通过第二光栅度盘35正对第二指示光栅37和第二接收管38，第二指示
光栅37和第二接收管38与第二发光管36相对于第二光栅度盘35转动。
44.水准尺的测量方法，包括如下步骤：嵌入式系统控制面对面测量摄像头转动，面对面测量摄像头上的方位传感器，测得面对面测量摄像头的转动方向，嵌入式系统控制第一尺垫的第一上转盘沿面对面测量摄像头的转动方向转动，直到水准测量摄像头能看到另一支尺身刻度面为止，停止第一尺垫的转动，使尺身面对面，则嵌入式系统读取数字陀螺仪或者倾角传感器的数据进行计算，由嵌入式系统控制自动调平轴的伸缩，实现第一尺垫调平；微调第一尺垫测角转盘，使尺身面对面。
45.通过手机app控制嵌入式系统，手机app的页面如下：手机app打开页面，ⅰ级页面是尺垫测角转盘调平；尺垫测角转盘调平ⅱ级页面是水准测量、放样、测距、测角；测角ⅲ级页面是水平角、垂直角；水平角ⅳ级页面是顺时针转动、逆时针转动，垂直角ⅳ级页面是顺时针转动、逆时针转动。
46.以下是具体的控制页面：
47.尺垫测角转盘调平：app页面有ⅰ级页面尺垫测角转盘调平ⅱ级页面是水准测量、放样、测距、测角。
48.水准测量：打开app页面点击ⅰ级页面尺垫测角转盘调平等待系统判断调平之后点击ⅱ级页面水准测量按钮进行水准测量。水准测量数据可在手机app中查看、保存和共享。
49.放样：打开app页面点击ⅰ级页面尺垫测角转盘调平等待系统判断调平之后点击ⅱ级页面放样按钮打开第一测距传感器与现有的棱镜进行放样；或者打开红外激光发射器发射激光与现有的圆盘皮尺进行放样。
50.测距:打开app页面点击ⅰ级页面尺垫测角转盘调平等待系统判断调平之后点击ⅱ级页面测距按钮打开红外测距传感器与现有的棱镜进行测距。
51.测角：打开app页面点击ⅰ级页面尺垫测角转盘调平等待系统判断调平之后点击ⅱ级页面测角再点击ⅲ级页面水平角或垂直角，在测角找准下一个目标标志点时点击ⅳ级页面是顺时针转动和逆时针转动。
52.实施例二
53.水准尺的测量装置测量方法，包括如下步骤：
54.1)选择尺垫测角转盘调平；
55.1a)如果选择水准测量，将尺子的尺垫测角转盘安装好打开可伸缩支撑杆支撑在地面上通过配套的手机app点击调平中的尺垫测角转盘调平进行水准尺的调平，嵌入式系统控制尺垫测角转盘的转动，并带动可伸缩支撑杆和万向轮的运动，嵌入式系统通过第一角度传感器自动感应水准测量摄像头转动的角度，调节前后视尺，直到水准测量摄像头能看到尺身为止，停止尺垫测角转盘的转动，使尺身面对面，则嵌入式系统读取数字陀螺仪或者倾角传感器的数据，进行计算，由嵌入式系统控制三个自动调平轴的伸缩和可伸缩支撑杆的伸长与缩短，实现第一尺垫调平；微调尺垫测角转盘，使尺身面对面；尺垫测角转盘有解决尺身面对面的作用，尺垫测角转盘和可伸缩支撑杆调平两者相比，尺垫测角转盘使尺身面对面更容易。如果选择测角、测距、放样，则嵌入式系统读取数字陀螺仪或者倾角传感器的数据，进行计算，由嵌入式系统控制三个自动调平轴的伸缩，实现第一尺垫调平；
56.1a1)如果选择水准测量，嵌入式系统接收水准测量摄像头的测量数据及水准测量摄像头自身位置数据，经过计算处理，将测量结果传送至手机客户端，完成测量和数据的共
享；具体测量如下：在第一尺垫调平下的水准测量，点击手机app上的尺垫测角转盘调平按钮，水准测量实现两支尺面对面，点击手机app上的水准测量按钮，如图4所示，通过水准测量摄像头对另一支尺上的条码或者数字进行扫码或者拍照，嵌入式系统接收水准测量摄像头的测量数据b及水准测量摄像头自身位置数据a，经过计算处理，得出水准尺之间的高差(hab＝a
‑
b)；即a点的高程a+h
a
＝b点的高程h
b
+b，得出h
b
＝h
a
+hab＝h
a
+(a
‑
b),得出a
‑
b＝h
b
‑
h
a
，a点至b点的高程之差为hab＝h
b
‑
h
a
。或者如图5所示，在a点安置水准尺，水准尺的高度固定不变，在b点竖立目标标尺，测取a点到达b点的水平距离d，转动测角摄像头水平转动装置和测角摄像头垂直转动装置使水准尺的测角摄像头对准目标标尺，通过激光测距传感器测取从激光测距传感器到达目标标尺的距离oo
′
，根据三角形几何定理求出目标标尺到达水准尺的激光测距传感器的高程(oo
′2‑
d2)
1/2
,测取水准尺的桩顶到达水准尺的激光测距传感器的垂直高度i，测取目标标尺测量高度v，得到a点到达b点的高程hab＝(oo
′2‑
d2)
1/2
+i
‑
v；或者在a点安置水准尺，水准尺的高度固定不变，在b点竖立目标标尺，测取a点到达b点的水平距离d，转动测角摄像头水平转动装置和测角摄像头垂直转动装置使水准尺的测角摄像头对准目标标尺，测取水准尺的激光测距传感器的竖直角α，根据三角形几何定理求出目标标尺到达水准尺的激光测距传感器的垂直距离dtanα，测取水准尺的桩顶到达水准尺的激光测距传感器的垂直高度i，测取目标标尺测量高度v，得到a点到达b点的高程hab＝dtanα+i
‑
v；或者在a点安置水准尺，水准尺的高度固定不变，在b点竖立目标标尺，转动测角摄像头水平转动装置和测角摄像头垂直转动装置使水准尺的测角摄像头对准目标标尺，通过激光测距传感器测取从水准尺的激光测距传感器到达目标标尺的距离oo
′
，测取水准尺的激光测距传感器的竖直角α，根据三角形几何定理求出目标标尺到达水准尺的激光测距传感器的垂直距离oo
′
sinα。测取水准尺的桩顶到达水准尺的激光测距传感器的垂直高度i，测取目标标尺测量高度v，得到a点到达b点的高程hab＝oo
′
sinα+i
‑
v；或者在a点安置水准尺，水准尺的高度固定不变，在b点竖立目标标尺，转动测角摄像头水平转动装置和测角摄像头垂直转动装置使水准尺的测角摄像头对准目标标尺，通过图像识别得出测角摄像头到达目标标尺的距离oo
′
，测取水准尺的测角摄像头的竖直角α，根据三角形几何定理求出目标标尺到达水准尺的测角摄像头的垂直距离oo
′
sinα。测取水准尺的桩顶到达水准尺的测角摄像头的垂直高度i，测取目标标尺测量高度v，得到a点到达b点的高程hab＝oo
′
sinα+i
‑
v。以上测取的数据经嵌入式系统计算和处理后生成数据、规范的表格形式或者输出测量轨迹图，将数据或者将数据以规范的表格形式或者以测量轨迹图的形式传送至手机客户端或者电脑客户端，完成测量和实现查看和数据、规范的表格形式或者输出测量轨迹图的共享，或者将测量结果传送至手机客户端或者电脑客户端，由手机客户端或者电脑客户端计算得出测量结果，所述测量结果可以是数据、规范的表格形式或者是测量轨迹图，完成测量和实现查看和数据、规范的表格形式或者输出测量轨迹图的共享。
57.1a2)调平之后就是测角，测角只需一支尺子就能测角，如果选择测角，选择是测水平角还是垂直角，点击手机app上的测角按钮选择测水平角设置初始值(测角置0或设置初始读数)，测角时由嵌入式系统控制第一电机、第三电机的转动，从而控制测角摄像头水平转动装置和测角摄像头垂直转动装置的转动对第一个目标标志进行扫描观察，大致对准之后，通过由嵌入式系统控制第一电机和第三电机的转动，从而控制测角摄像头水平转动装置和测角摄像头垂直转动装置的转动进行微调精准对准目标标志，观察和对准图像可实时
在手机页面中查看，再点击开始，点击开始之后系统会自动记录初始数据,人眼通过手机app实时查看，继续点击顺时针或者逆时针转动，重复上述观察过程，点击连测或结束，嵌入式系统记录下水平转动测角传感器的数据，依次重复上述观察过程，测到最后一个目标标志点击结束，嵌入式系统记录下最后一个水平转动测角传感器的数据，嵌入式系统记录下连续测量的水平转动测角传感器的数据，经嵌入式系统计算处理后，将处理所得的水平角数据传送至终端，完成测角；所述终端可以是手机、电脑或其它装置。测角数据可在终端中查看，保存和共享；调平之后就是测角，测角只需一支尺子就能测角，点击手机app上的测角按钮选择测垂直角，测角时由嵌入式系统控制第一和第三电机的转动，从而控制测角摄像头水平转动装置和测角摄像头垂直转动装置的转动对第一个目标标志进行扫描观察，大致对准之后，通过由嵌入式系统控制第一和第三电机的转动，从而控制测角摄像头水平转动装置和测角摄像头垂直转动装置的转动进行微调精准对准目标标志，观察和对准图像可实时在手机页面中查看，再点击开始，点击开始之后嵌入式系统记录下垂直转动测角传感器的数据，人眼通过手机app实时查看，继续点击顺时针或者逆时针转动，重复上述观察过程，点击连测或结束，嵌入式系统记录下垂直转动测角传感器的数据，依次重复上述观察过程，测到最后一个目标标志点击结束，嵌入式系统记录垂直转动测角传感器的数据，嵌入式系统记录下连续测量的垂直转动测角传感器的数据，经嵌入式系统计算处理后，将处理所得的垂直角数据传送至手机实现数据共享，完成测角；测角数据可在手机app中查看，保存和共享。
58.1a3)如果选择测距，嵌入式系统控制第一测距传感器进行测距。所述的第一测距传感器通过转动测角摄像头水平转动装置和测角摄像头垂直转动装置使所述的第一测距传感器对准棱镜，由第一测距传感器和垂直转动测角传感器测得的数据传送给嵌入式系统，经嵌入式系统计算处理，得出尺身与棱镜之间水平距离值。
59.1a4)如果选择放样，将水准尺放置在测站点，测角摄像头水平转动装置转动使水准尺朝向后视方向，输入已知方位角角度和已知距离或已知角角度和已知距离，转动测角摄像头水平转动装置转动已知方位角或已知角角度，使水准尺朝向前视方向，测角摄像头垂直转动装置转动由第一测距传感器对准棱镜，经计算使放样点距测站点的距离与已知距离相等，确定放样点，最终完成放样过程；或者还包括皮尺，将水准尺放置在测站点，测角摄像头水平转动装置转动使水准尺朝向后视方向，输入已知方位角或已知角角度，转动测角摄像头水平转动装置转动已知方位角或已知角角度，使水准尺朝向前视方向，测角摄像头垂直转动装置转动由激光发射器沿前视方向精准打出激光印迹，第二尺子则沿激光的印迹测量指定距离，确定放样点，最终完成放样过程。
60.电源：安装在尺身内。接线分析，电源线：从电源正负极接到嵌入式系统和数字陀螺仪或者倾角传感器，从电源的负极分别接到所有的第一、第三电机、第一和第二发光管、水准测量摄像头、测角摄像头、红外激光发射器和水平转动测角传感器、第一测距传感器、垂直转动测角传感器、长度传感器、位移传感器、角度传感器；所有的第一、第三电机、第一和第二发光管、水准测量摄像头、测角摄像头、红外激光发射器和水平转动测角传感器、第一测距传感器、垂直转动测角传感器、长度传感器、位移传感器、角度传感器正极从嵌入式系统接出。控制线从嵌入式系统控制端接出第一、第三电机、第一和第二发光管、水准测量摄像头、测角摄像头、红外激光发射器和水平转动测角传感器、第一测距传感器、垂直转动
测角传感器、长度传感器、位移传感器、角度传感器。数字陀螺仪usb数据线直接接到嵌入式系统，水准测量摄像头、尺垫测角转盘和测角摄像头垂直转动装置数据线直接接到嵌入式系统。
61.补充:所有的水准测量、测角、放样、测距只需要一个人就能完成。
62.实施例三
63.与实施例一不同之处在于：所述的水平测角仪位于尺身的上部，靠近垂直测角仪处，尺身被隔成上下两层，且可相对转动的连接，在尺身下层有固定盘，中心对称的固定在尺身下层，在下层尺身的中心处开有电机孔，用于固定电机，电机有电机轴，电机轴固定于尺身上层，可带动尺身上部转动，即带动垂直测角仪水平转动。另外，尺身底部的具体结构见专利申请号：201921169720.5授权公告号：210291281u发明名称：《一种水准尺尺垫》，与该专利不同之处在于将手动旋钮改为第八、第九电机驱动，调节柱上有传动齿轮与第八、第九电机齿轮相啮合，第八、第九电机带动传动齿轮转动从而带动调节柱转动伸缩。再加上数字陀螺仪或者倾角传感器将数据传给嵌入式系统，由嵌入式系统计算出调节柱的位移量，从而控制调节柱运动，实现调平。上述方案包括自动调平装置，调平测量装置和嵌入式系统，自动调平装置可相对运动的连接于尺垫上，其中自动调平装置包括：第一调节板、第二调节板、连接柱、第一调节柱孔、第一调节柱孔内壁上设置螺纹和调节柱。调平测量装置包括数字陀螺仪或者倾角传感器，嵌入式系统包括中央处理器，用于计算数字陀螺仪或倾角传感器的数值，从而控制调节柱的运动，第八、第九电机内有传感器，可以测定第八、第九电机转动的圈数，从而控制调节柱上下移动的尺寸。所述尺垫基座中心位置开设有旋转孔，所述第一调节板的中心位置设置有旋转柱，所述旋转柱放置于所述旋转孔内实现所述调节组件与所述尺垫基座旋转连接。此处也可以通过第十电机上的齿轮与旋转柱上的齿轮相啮合，从而带动旋转柱转动。实现水平360度的旋转。第十电机内装有传感器可以检测电机转动的位移，从而确定转动角度。
64.实施例四
65.与上述实施例不同之处在于：水准尺的测量装置调平装置可采用现有技术的方案。调节尺身面对面的装置可以采用现有技术的内容。最好能运用电机和传感器改为自动调节装置。
66.实施例五
67.与实施例一不同之处在于：水平转动测角传感器包括第一光栅度盘、第一指示光栅、第一发光管和第一接收管，第一下底盘的上表面固定有第一光栅度盘，在第一下底盘的下表面开有第一凹槽，所述第一发光管位于第一凹槽中，第一光栅度盘盖于第一凹槽上，在第一凹槽相对的第一下底盘的上表面固定有透明材料，使第一发光管的光线可以照射到第一光栅度盘上，且使第一下底盘为牢固的一个整体，第一发光管通过第一横轴与第二电机尾部的轴相连，第一指示光栅和第一接收管依次固定于第一上转盘的下表面(安装顺序：第一指示光栅在外面、第一接收管在里面)，第一发光管通过第一光栅度盘正对第一指示光栅和第一接收管，第一指示光栅和第一接收管与第一发光管相对于第一光栅度盘转动。作用是在测角的时候通过第一上转盘的转动来实现测角功能。所述第一上转盘和第一下底盘中间用低速电机连接(低速电机的机身安装在第一下底盘，电机轴安装在第一上转盘)。水平转动测角传感器也可以采用角度传感器、动态光栅度盘或者编码度盘。如图6所示，所述测
角摄像头垂直转动装置包括第三电机、轴承和支撑架，第三电机包括第三电机轴，轴承连接于尺身两侧壁的通孔处，第三电机轴可转动的连接于两侧的轴承上，测角摄像头置于尺身竖直中心线位置第三电机轴上，所述垂直测角仪还包括第一测距传感器和红外激光发射器，第一测距传感器可以是激光测距传感器，支撑架相对于第三电机轴中心对称的固定于第三电机轴上，支撑架相对于尺身竖直中心线相对称，当测角摄像头观测方向为水平视线方向时，第一测距传感器和红外激光发射器位于尺身竖直中心线上，且固定于支撑架上，第三电机为低速电机，第三电机转动可带动电机轴转动，从而带动固定于第三电机轴上的支撑架转动，第一测距传感器可随支撑架的转动在竖直面内360
°
转动，测角摄像头通过第三电机轴和轴承可在竖直面内360
°
转动(位置必须保证当测角摄像头观测方向为水平视线方向时，第一测距传感器位于尺身竖直中心线上，)红外激光发射器安装在测角摄像头上方一样必须保证当测角摄像头观测方向为水平视线方向时，红外激光发射器位于尺身竖直中心线上，红外激光发射器可随支撑架在竖直平面内360
°
转动，第一测距传感器和红外激光发射器靠近测角摄像头，红外激光发射器位于测角摄像头的上部、第一测距传感器位于测角摄像头的下部,所述垂直转动测角传感器也可以是包括第二光栅度盘、第二发光管、第二接收管和第二指示光栅，第二光栅度盘相对于第三电机轴中心对称的穿过第三电机轴，且第二光栅度盘固定于尺身内侧壁内表面上，发光管通过第二横轴与第三电机尾部轴相连，在尺身的外侧壁上开有第二凹槽，所述第二发光管位于此第二凹槽内，在第二凹槽相对于尺身侧壁靠近第二光栅度盘处固定有透明材料，使第二发光管的光线可以照射到第二光栅度盘上，且使尺身为牢固的一个整体，第二指示光栅和第二接收管与第二发光管对视相对于第二光栅度盘转动，作用是在测角的时候通过测角摄像头的转动来实现测角功能。第二指示光栅和第二接收管由外向内依次固定于支撑架上，同测角摄像头一同转动，第二发光管也同测角摄像头一同转动，第二发光管通过第二光栅度盘正对第二指示光栅和第二接收管。第二指示光栅和第二接收管与第二发光管对视相对于第二光栅度盘转动。垂直转动测角传感器也可以采用角度传感器、动态光栅度盘或者编码度盘。
68.三轴调平方案
69.1、分析
70.由于电机的转数与时间关系确定的，如50转/s,可推算出转动一圈用时长。
71.在电机转动一圈得到自动调平轴的伸缩量。
72.2、整个系统的流程
73.通过数字陀螺仪或倾角传感器得到仪器偏离水平的角度值，通过角度值推算出竖向值。
74.通过分析可得嵌入式系统通过角度值竖向值控制电机的转动时间或者转动圈数完成调平。
75.本发明解决如下问题：
76.1.减少了二到三个水准测量人员。传统需要3～4人才能进行水准测量。
77.2.解决了测量数据易丢失问题，传统的都是记录在纸上，记录容易丢失。
78.3.解决了传统测量数据无法共享的问题(如数据共享给相关的部门监理、甲方、乙方、相关的检测部门，这样可减少工作量)
79.4.解决了水准测量数据的精度问题，传统的水准测量是通过两支水准尺(标尺)和
一台水准仪进行水准测量，水准测量时受人为因素影响比较大(水准尺和水准仪的调平直接影响测量结果的准确性，还有就是测量人员在观看水准仪的位置和估读数据都会影响测量结果)1、人为扶尺，不能保证尺子垂直于地面，2、读数为人为观看，每个人看数习惯不同，看到的结果也不同，存在误差，3、在计算的时候因为有估读或者计算错误，都会带来误差。
80.5.解决了传统测量速度慢的问题，传统的水准测量是通过人工测量人工计算，人工测量和计算相对现在发明的水准尺的测量装置来说比较慢，如果测量或计算错误都会重新进行测量相比之下更慢。人工扶尺，尺子向前或向后倾都会影响测量数据，用本发明的产品调平精准，摄像头看过去是精确垂直的，测量数据是精准的，全部人工智能化可以加速测量过程。
81.6.解决了尺身不能自动微调问题，传统的水准尺都是人工扶尺。人工扶尺不能达到微调。
82.7.解决了现在市场用的水准尺不能实现测角功能。
83.8.解决了传统的测角仪器不能在手机中实时查看目标标志问题，增强了测角的准确性。
84.9.解决了传统测角仪器测角数据不能实时共享和储存问题。
85.10.解决了传统水准尺不能进行放样问题。
86.另外，同样本发明还解决了如下问题：
87.第一安全问题：体现了数据安全性和人的安全性，因为设备下雨的情况下，记录纸会打湿用不了，另外施工现场会出现塌方危及人的安全，或者在高速公路上，在恶劣环境下，如天气很热，人会中暑，如果用我们的机器不需要人来操作，避免人在酷热的环境下进行测量，带来的不必要的损失。
88.第二人力成本问题和施工周期问题：传统的需要三个人去测量，并没办法保证数据的精确度，本产品能够节省周期、节省人力成本，增大数据的准确性。
89.转盘测角原理设光栅的栅线(不透光区)宽度为a，缝隙宽度为b，栅距d＝a+b，通常a＝b，它们都对应某一角度值。在光栅度盘的上下对应位置上装上光源、计数器等，使其随照准部相对于光栅度盘转动，可由计数器累计所转动的栅距数，从而求得所转动的角度值。因为光栅度盘上没有绝对度数，只是累计移动光栅的条数计数，故称为增量式光栅度盘，其读数系统为增量式读数系统。
90.指示光栅、接收管、发光管位置固定在照准部上。当度盘随照准部移动时，莫尔条纹落在接收管上。度盘每转动一条光栅，莫尔条纹在接收管上移动一周，流过接收管的电流变化一周。当仪器照准零方向时，让仪器的计数器处于零位，而当度盘随照准部转动照准某目标时，流过接收管电流的周期数就是两方向之间所夹的光栅数。由于光栅之间的夹角是已知，计数器所计的电流周期数经过处理就刻有显示处角度值。如果在电流波形的每一周期内再均匀内插n个脉冲，计算器对脉冲进行计数，所得的脉冲数就等于两个方向所夹光栅数的n倍，就相当于把光栅刻划线增加了n倍，角度分辨率也就提高了n倍。使用增量式光栅度盘测角时，照准部转动的速度要均匀，不可突快或太快，以保证计数的正确性。