激光铅垂仪靶的制作方法

本实用新型涉及一种高层建筑物的铅垂测量技术。

背景技术：

超高建筑物的铅垂测量会遇到一些常规方法难以克服的困难。如：激光光斑太暗，环境光太亮，人眼难以看清楚光斑；由于气流及建筑物震动的影响，激光光斑在投影屏靶面上晃动，人眼难以确认光斑的中心点。由于距离远，激光光斑不仅亮度低，中心光点的直径也扩大到50毫米(500米距离红光)左右，在晃动的情况下更难以用肉眼确定中心的坐标。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种激光铅锤靶，以解决在超高层建筑铅垂测量中，激光光斑在投影屏靶面上清晰准确定位的技术问题。

为了实现上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

激光铅锤靶，包括靶座、靶筒、摄像头和显示屏；

靶座，靶座中间嵌有带网格刻度的投影屏，靶座的边缘间隔安装有调平螺栓，靶座还设有一个气泡水平仪；

靶筒，下端与靶座固定，上端固定有显示屏；

摄像头，所述摄像头位于显示屏下方，投影屏上方的靶筒内；

所述投影屏、摄像头和显示屏的中心点位于一条垂直轴线上；

所述摄像头连续采集的动态激光光斑图像信号由连接图像处理电路的信号输出端输出，所述显示屏接收图像处理部分输出的光斑动态图像或光斑中心点的信号。

所述投影屏为对焦毛玻璃。

所述靶筒的底部通过标志定位后插入靶座。

靶筒上端有定位销为显示屏定位并固定。

在靶座的投影屏下方设有透明保护板或/和与激光波长对应的滤光片。

本实用新型的优点及积极效果：

本实用新型通过液晶屏显示激光光斑图像，计算每次采样图像的中心点、每个激光光源旋转定位的平均中心点和多个旋转定位的平均中心点。由于上面的液晶屏与下面的投影屏上的网格刻度做到了一比一的精确垂直对准，这些中心点以醒目的红十字和圆环标定，非常有利于全站仪的定位。本实用新型用于超高建筑物(400米以上)的铅垂测量，能够克服一些常规方法不能解决的问题，如：激光光斑太暗，环境光太亮，人眼难以看清楚光斑；由于气流及建筑物震动的影响，激光光斑在投影屏靶面上晃动，人眼难以确认光斑的中心点。在距离远，激光光斑不仅亮度低，中心光点的直径也扩大到50毫米(500 米距离红光)左右，并且晃动的情况下，能够轻松的用肉眼确定中心的坐标。

附图说明

图1是本实用新型的主视图。

图2是本实用新型的内部结构示意图。

图3是本实用新型的立体结构示意图。

图中编号：1、液晶显示屏，2、摄像头，3、作为投影屏的毛玻璃靶，4、靶座，5、靶筒。

具体实施方式

本实用新型的结构参见图1、2、3所示。该激光铅锤靶，包括靶座、靶筒、摄像头和显示屏；

激光铅锤靶，包括靶座、靶筒、摄像头和显示屏；靶座，靶座中间嵌有带网格刻度的投影屏，靶座的边缘间隔安装有调平螺栓，靶座还设有一个气泡水平仪；靶筒，下端与靶座固定，上端固定有显示屏；摄像头，所述摄像头位于显示屏下方，投影屏上方的靶筒内；所述投影屏、摄像头和显示屏的中心点位于一条垂直轴线上；所述摄像头连续采集的动态激光光斑图像信号由连接图像处理电路的信号输出端输出，所述显示屏接收图像处理部分输出的光斑动态图像或光斑中心点的信号。

所述投影屏优选对焦毛玻璃。所述靶筒的底部固定形式采用通过标志定位后插入靶座。靶筒上端有定位销为显示屏定位并固定。在靶座的投影屏下方设有透明保护板或/和与激光波长对应的滤光片。

本实用新型的摄像头输出端和显示器的输入端，连接一个具有图像处理功能的外部设备。

所述图像处理部分，对摄像头的图像进行如下处理：首先对每一次采样得到的原始图像进行高斯滤波消除噪声，其次通过模式匹配确定光斑的中心区域，第三通过计算部分对一幅图像得到的光斑中心区域计算几何中心，得到一个中心点；

所述的图像处理部分，通过连续采集n幅图像计算每幅图像的中心点，去掉n个中心点中偏离值最大的若干个点，对剩下的中心点求平均值得到一个激光发射位置的平均中心点，并送显示屏进行显示。

图像采集用投影屏接收激光光斑，用摄像头采集光斑图像，图像为256级灰度，分辨率为2592×1944像素点。摄像头可连续采集动态图像，采集频率25帧/秒。

图像处理部分分为图像预处理、区域识别和计算三个步骤。图像预处理首先对每一次采样得到的原始图像进行高斯滤波消除噪声，再通过模式匹配确定光斑的中心区域。所述模式匹配就是基于纹理或光斑影像数学建模，然后就是匹配留下一致的去除其他的。计算部分对一幅图像得到的光斑中心区域计算几何中心，得到一个中心点。连续采集12 幅图像计算每幅图像的中心点，去掉12个中心点中偏离值最大的2个点，对剩下的10 个中心点求平均值得到一个激光发射位置的平均中心点。

操作激光发射光源进行0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°八个位置的旋转定位(也可只取其中4个旋转角度)，分别计算8个位置的平均中心点坐标，再对8个平均中心点计算平均值得到最终的激光光斑计算中心点的坐标。

结果显示部分的液晶屏上可以显示激光光斑图像；可以显示每次采样图像的中心点、每个激光光源旋转定位的平均中心点和多个旋转定位的平均中心点。由于上面的液晶屏与下面的投影屏上的网格刻度做到了一比一的精确垂直对准，这个中心点以醒目的红十字和圆环标定，非常有利于全站仪的定位。

本实用新型的靶座用高强度铝合金制造。中间嵌有圆形带刻度的投影屏(由对焦毛玻璃制成)和保护玻璃板。三个角上安有三个调平螺栓和一个圆形气泡水平仪。

靶筒由不锈钢制成，下端可按标志定位插入底座，上端有两个定位销为显示屏定位。

靶的最上端是圆盘状的显示部份，它由机芯、高分辨率摄像头和液晶屏构成。

组装后的靶还配有遥控数字键盘和可充电电源。

图像采集用投影屏接收激光光斑，用摄像头采集光斑图像，图像为256级灰度，分辨率为2592×1944像素点。摄像头可连续采集动态图像，采集频率25帧/秒。

图像处理部分分为图像预处理、区域识别和计算三个步骤。图像预处理首先对每一次采样得到的原始图像进行高斯滤波消除噪声，再通过模式匹配确定光斑的中心区域。计算部分对一幅图像得到的光斑中心区域计算几何中心，得到一个中心点。连续采集12 幅图像计算每幅图像的中心点，去掉12个中心点中偏离值最大的2个点，对剩下的10 个中心点求平均值得到一个激光发射位置的平均中心点。

必要时(投到投影屏上的激光光斑太亮或太暗时)可以手动调节电子快门的快慢以取得对比度适当的光斑图像以利于电脑自动识别光斑中心。

本实用新型的操作步骤：

1.安置调整靶的位置

将靶安置在激光铅垂仪正上方适当的位置上。开启靶的电源。

2.调整电子快门

由于外界环境的变化，投射到投影屏上的光斑的亮度在不同批次的测量中可能有很大的区别，摄像头有自动调整电子快门速度以改变曝光程度的功能。但是在一些情况下还需要用人工来调整电子快门的速度。

调整电子快门的目的是使液晶显示屏上激光光斑的中心园点与点外的光环有尽量明显的区分间隔，这样有利于程序识别光斑的中心。一般情况下一次测量中只在开始实测前调整一次电子快门的速度。

3.开始测量

1)使激光铅垂仪旋转定位于0度位置。

2)当显示屏上的光斑晃动减至最小，即铅垂仪由于旋转定位动作造成的光斑晃动已经衰减到很小时(约在铅垂仪旋转定位静止9秒后)，按下遥控数字键盘上的<Enter>回车键。靶开始以每秒一次的间隔采集并计算光斑的中心坐标。这时可以看到蓝色十字光标定位于光斑的中心，留下一个红色光点后接着采集下一幅图像。采集并计算完12幅图像后，程序计算出其中最接近的十个红点的平均坐标显示为绿色小圆圈并标出1、2、3 的序号。这时还在液晶屏幕右下角的列表中显示出此角度光斑中心的坐标值。

3)以上两步完成了对一个角度定位点的测量，得到了相应的图像和坐标值。

按同样的方法可以完成后面7个定位点的测量。

4)在完成了八个点的测量后，程序计算出八个点的坐标平均center:804,635。即x ＝804，y＝653。其它角度点的坐标也是X值在前，y值在后。

坐标值的1坐标单位＝0.19毫米。图像显示区的左上角为坐标原点，向右为X轴正方向，向下为Y轴正方向。

毛玻璃和液晶屏上的方格刻度的间隔都是10.0毫米

此时可将全部测量数据存入靶的数据库。

4.输出测量数据

可以用WIFI无线连接的方式将测量数据传输到邻近的电脑设备，如笔记本电脑。