空中导线激光自动测量装置的制作方法

专利名称：空中导线激光自动测量装置的制作方法
专利说明
一、技术领域本实用新型涉及一种用于空中导线类目标的垂直高度和导线间距测量的测量装置。
二背景技术：
目前，常用于空中导线类目标的垂直高度和导线间距测量的测量方法主要有超声波测距仪法、激光测距仪对点测量法、全站仪测量法和测杆测量法，这些方法存在以下缺点1、超声波测距仪法声波发散角大，导线相距较近时不能区分，测距短，误差大(5％)，易受温度、风力、湿度影响，功能单一。
2、激光测距仪对点测量法该方法通过手工瞄准，但由于导线很细，手持仪器易抖动，用三角架平台瞄准又不方便，而且野外白天光点暗淡，瞄准与否人眼难以分辨，只能在夜晚背景较暗时才能看清，瞄准难，效率低。同时激光测距仪只能测量目标到仪器的距离，很难靠目测将激光测距仪放于导线正下方，只能将斜距近似为垂直高度，不能测量垂直高度，并且激光测距仪没有角度测量功能，不能测量空中两导线之间的距离。
3、全站仪测量法仪器结构复杂，成本高，不能在线下就近测量，采用远距离光学望远镜瞄准，由于操作复杂，需对操作人员进行专门培训，安装携带不便，综合效率低。
4、测杆测量法即将带有刻度的长杆直接挂到导线上，利用吊线锤来进行测量。由于测杆会压低导线，吊线锤摆动时间长，易受风力影响等原因，测量精度比较低。需要人工计算，速度慢，属接触测量，存在安全隐患。
三、实用新型内容本实用新型为解决背景技术中存在的上述技术问题，而提供一种精度高、速度快、操作简单、使用安全、测量范围广、体积小、重量轻、携带方便切综合效率高的高空导线激光自动测量装置。
本实用新型的技术方案是本实用新型为一种空中导线激光自动测量装置，其特殊之处在于该装置包括激光测距器3、扫描控制器7、扫描机构6、中央处理器8，激光测距器3分别接入中央处理器8和扫描控制器7，扫描控制器7接入扫描机构6，中央处理器8与扫描机构6相接，扫描机构6接入激光测距器3。
上述激光测距器3为激光传感器。
上述扫描控制器7包括检测电路U1B、单稳态触发器U3、双稳态触发器U4B、扫描振荡器U5、单稳态触发器U6A、单稳态触发器U6B、单稳态触发器U7B和双稳态电路U9A，U2为非门，U10为与门；自动瞄准扫描控制信号取自激光测距器3的接收放大电路，该信号经过插座S2送入检测电路U1B，当反射信号到来时，U1B输出为高电平，控制单稳态触发器U3翻转，再经过双稳态触发器U4B去控制扫描振荡器U5；解锁信号取自激光测距器3的电极，该信号通过插座S2控制单稳态触发器U6B，再通过双稳态电路U9A，去启动振荡器U5工作；关机信号取自激光测距器3的继电器，该信号通过插座S2和单稳态触发器U7B，去控制双稳态电路U9A，通过放大，使继电器J3动作。
上述扫描机构6包括电动机12、齿轮11和变向齿轮系统10，电动机12通过齿轮11与变向齿轮系统10连接。
上述装置还包括有角度传感器9，角度传感器9分别接入中央处理器8和扫描机构6。
上述角度传感器9为磁栅角度传感器、光栅角度传感器或电容角度传感器。
上述扫描控制器7还包括有双稳态触发器U4A、单稳态触发器U7A、振荡器U8和模拟开关U11，双稳态触发器U4A通过模拟开关U11控制振荡器U8工作，再经过继电器J2和插座S3控制电动机正向转动；清零信号通过单稳态触发器U7A和模拟开关U11控制振荡器U8进行清零；限位信号控制双稳态触发器U4A使振荡器U8停止振荡，同时通过与门U10控制振荡器U5工作，经过继电器J2和插座S3控制电动机反向工作。
上述扫描机构6外还接有光学瞄准器2和指向激光器1。
上述中央处理器8外还接有数据存储器5。
上述中央处理器8外还接有显示器4。
本实用新型把现代激光测距技术，磁栅角度编码技术和单片机技术相结合，主机由激光发射、激光接收、激光测距、磁栅测角、计算机数据处理、结果显示、存储、自动控制、光学瞄准系统，指向激光等组成。仪器边发射激光边扫描，当遇到空中导线时，会有反射激光回来，这时激光接收单元控制仪器停止扫描，发射测距激光进行测距，计算机读取距离数据和角度数据，处理后得到导线高度和水平偏移距离，生成测量序号后，送去显示和存储。随后，再发射扫描激光，搜索另一根导线。因此本实用新型具有以下优点1、精度高。本实用新型在测量导高和拉出值时，测量精度皆可达6mm。
2、多功能。本实用新型为了适应多种路况检测，配有三种扫描方式，除常用的自动扫描方式外，为加强复杂线路(如道岔、定位器)测量而设计了光学扫描方式，为方便隧道路段测量而专门设计了激光扫描方式。可以进行十余项参数测量。
3、速度快。测量一组结果平均用时约30秒。
4、智能化水平高。本实用新型能够在空中自动搜索目标，并加以锁定、测量，直接显示高度、水平偏移量等测量数据；能够自动生成测量序号；能够自动存储序号、导线高度、水平偏移量，无需人工瞄准和计算，无需记录数据。
5、携带方便。本实用新型主机重量为2.5KG，在测点之间可以整体搬移。
四

图1为本实用新型的结构框图；图2为本实用新型扫描控制器的电路原理图；图3为本实用新型具体实施例的结构示意图；图4为图3的A向视图。
五具体实施方式
参见图1，本实用新型包括指向激光器1、光学瞄准器2、激光测距器3、显示器4、数据存储器5、扫描机构6、扫描控制器7、中央处理器8和角度传感器9，激光测距器3分别接入中央处理器8和扫描控制器7，扫描控制器7接入扫描机构6，中央处理器8与扫描机构6相接，扫描机构6接入指向激光器1、光学瞄准器2和激光测距器3，角度传感器9分别接入中央处理器8和扫描机构6，中央处理器8外还接有数据存储器5和显示器4。
中央处理器8选用8位通用单片机，如AT89C51，AT89C52，80C751等，也可选用更高档产品。
激光测距器3以选用相位式激光距离传感器为佳，这种传感器测距精度高，体积小巧，也可选用脉冲式或混合式激光距离传感器。
角度传感器9以选用磁栅角度传感器为佳，这种传感器，精度高，体积小。
数据存储器5包括锁存器和非易失存储器，经过处理的测量结果，通过锁存器进行低8位地址锁存，存入非易失存储器，锁存器可选用74LS373，74LS363等，非易失存储器可选用HK1215，HK1225等。
显示器4采用串行段码显示方式。
扫描控制器7功能分为三部分，一是自动瞄准，遇到导线后，停止扫描，进行测量，二是测完之后，解锁开始测量下一根导线，三是测完一根之后，马上关掉测距单元。
光学瞄准器2选用望远镜即可。
参见图2，扫描控制器7包括检测电路U1B、单稳态触发器U3、双稳态触发器U4B、扫描振荡器U5、单稳态触发器U6A、单稳态触发器U6B、单稳态触发器U7B和双稳态电路U9A，U2为非门，U10为与门；自动瞄准扫描控制信号取自激光测距器3的接收放大电路，该信号经过插座S2送入检测电路U1B，U1B为比较器，当反射信号到来时，比较器输出为高电平，控制单稳态触发器U3翻转，U3可用NE555构成，也可选用CD4098等，再经过双稳态触发器U4B去控制扫描振荡器U5，振荡器U5由NE555组成，电动机停止转动，将测量激光打到目标上，进行测量。
解锁信号取自距离传感器背电极，该解锁信号通过插座S2控制单稳态触发器U6B，再通过双稳态电路U9A，去启动振荡器U5工作，驱动电机工作，带动仪器扫描下一目标。U9A可选CC4013，U6A和U6B可选用CC4098。
激光测距器3耗电较多，为了省电，在测得距离数据后，要马上将其电源关掉，关机信号取自激光测距器3的继电器，该信号通过插座S2经单稳态触发器U7B，去控制双稳态电路U9A，通过放大，使继电器J3动作，关掉激光测距器3，U2为非门，可选CD4069等，U10为与门，可选CD4081等。
当本实用新型设置有角度传感器9时，扫描控制器7还包括有双稳态触发器U4A、单稳态触发器U7A、振荡器U8和模拟开关U11，开机后，双稳态触发器U4A通过模拟开关U11控制振荡器U8工作，再经过继电器J2和插座S3使电动机正向转动，进行反向扫描。清零信号通过单稳态触发器U7A和模拟开关U11控制振荡器U8停止工作，进行清零，延时后，单稳态触发器U7A再经过模拟开关U11使振荡器U8重新工作，继续扫描，当扫到左边极限位置时，限位信号一路控制双稳态触发器U4A使振荡器U8停止振荡，另一路通过与门U10控制振荡器U5工作，经过继电器J2和插座S3使电动机反向转动，进行正向扫描。
参见图3、4，本实用新型的扫描机构6包括电动机12、齿轮11和变向齿轮系统10，所述电动机12通过齿轮11与变向齿轮系统10连接，指向激光器1、光学瞄准器2、激光测距器3和角度传感器9均设置在变向齿轮系统10的主轴上，扫描控制器7和中央处理器8通过电动机12控制指向激光器1、光学瞄准器2、激光测距器3和角度传感器9的翻动。
权利要求1.一种空中导线激光自动测量装置，其特征在于该装置包括激光测距器(3)、扫描控制器(7)、扫描机构(6)、中央处理器(8)，所述激光测距器(3)分别接入中央处理器(8)和扫描控制器(7)，所述扫描控制器(7)接入扫描机构(6)，所述中央处理器(8)与扫描机构(6)相接，所述扫描机构(6)接入激光测距器(3)。
2.根据权利要求1所述的空中导线激光自动测量装置，其特征在于所述激光测距器(3)为激光传感器。
3.根据权利要求1所述的空中导线激光自动测量装置，其特征在于所述扫描控制器(7)包括检测电路U1B、单稳态触发器U3、双稳态触发器U4B、扫描振荡器U5、单稳态触发器U6A、单稳态触发器U6B、单稳态触发器U7B和双稳态电路U9A，U2为非门，U10为与门；自动瞄准扫描控制信号取自激光测距器(3)的接收放大电路，该信号经过插座S2送入检测电路U1B，当反射信号到来时，U1B输出为高电平，控制单稳态触发器U3翻转，再经过双稳态触发器U4B去控制扫描振荡器U5；解锁信号取自激光测距器(3)的电极，该信号通过插座S2控制单稳态触发器U6B，再通过双稳态电路U9A，去启动振荡器U5工作；关机信号取自激光测距器(3)的继电器，该信号通过插座S2和单稳态触发器U7B，去控制双稳态电路U9A，通过放大，使继电器J3动作。
4.根据权利要求1所述的空中导线激光自动测量装置，其特征在于所述扫描机构(6)包括电动机(12)、齿轮(11)和变向齿轮系统(10)，所述电动机(12)通过齿轮(11)与变向齿轮系统(10)连接。
5.根据权利要求3所述的空中导线激光自动测量装置，其特征在于该装置还包括有角度传感器(9)，所述角度传感器(9)分别接入中央处理器(8)和扫描机构(6)。
6.根据权利要求5所述的空中导线激光自动测量装置，其特征在于所述角度传感器(9)为磁栅角度传感器、光栅角度传感器或电容角度传感器。
7.根据权利要求5所述的空中导线激光自动测量装置，其特征在于所述扫描控制器(7)还包括有双稳态触发器U4A、单稳态触发器U7A、振荡器U8和模拟开关U11，双稳态触发器U4A通过模拟开关U11控制振荡器U8工作，再经过继电器J2和插座S3控制电动机正向转动；清零信号通过单稳态触发器U7A和模拟开关U11控制振荡器U8进行清零；限位信号控制双稳态触发器U4A使振荡器U8停止振荡，同时通过与门U10控制振荡器U5工作，经过继电器J2和插座S3控制电动机反向工作。
8.根据权利要求1所述的空中导线激光自动测量装置，其特征在于所述扫描机构(6)外还接有光学瞄准器(2)和指向激光器(1)。
9.根据权利要求1所述的空中导线激光自动测量装置，其特征在于所述中央处理器(8)外还接有数据存储器(5)。
10.根据权利要求1所述的空中导线激光自动测量装置，其特征在于所述中央处理器(8)外还接有显示器(4)。
专利摘要本实用新型涉及一种用于空中导线类目标的垂直高度和导线间距测量的测量装置。该装置包括激光测距器3、扫描控制器7、扫描机构6、中央处理器8，激光测距器3分别接入中央处理器8和扫描控制器7，扫描控制器7接入扫描机构6，中央处理器8与扫描机构6相接，扫描机构6接入激光测距器3。本实用新型为解决背景技术中存在的技术问题，而提供了一种精度高、速度快、操作简单、使用安全、测量范围广、体积小、重量轻、携带方便综合效率高的高空导线激光自动测量装置。
文档编号G01C5/00GK2754110SQ20042004223
公开日2006年1月25日 申请日期2004年7月23日 优先权日2004年7月23日
发明者杨清文, 逯伟, 邓渭安 申请人:西安三科数码光电有限责任公司