一种能够记录测量位置和角度并自动复位的多功能全站仪的制作方法

1.本实用新型涉及全站仪领域，具体是一种能够记录测量位置和角度并自动复位的多功能全站仪。


背景技术：

2.全站仪是用于精密工程测量和变形监测工作的常见测量工具，是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。相较于传统机械测量工具(比如光学经纬仪)，将光学度盘换为了光电扫描度盘，将人工光学测微读数代之以自动记录和显示读数，使测角操作简单化，且可避免读数误差的产生。一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，具有数字化、集成化、自动化的优点。
3.现有的全站仪，测站部分大多只包含两个部件，即观测单元(全站仪)和三脚架，完成架设、对中、整平、测量仪器和目标高等工序后，才能开始瞄准目标进行观测。当在同一测站需要进行多个目标观测的时候，需要确保测站的稳定，但往往因为三脚架架设不牢固、人为触碰以及强风等自然因素，测站位置会发生改变，这就会导致该站观测数据失效，需要重新架设测站，降低了测量效率。且受限于地形，加之稳定性因素的考虑，仅三脚架不能精确控制测站高度，以把控合适的竖直观测角度，降低测量的“三轴误差”。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术的不足，本实用新型提供一种能够记录测量位置和角度并自动复位的多功能全站仪，在中间部分加设自动升降平台，方便控制测站高度，同时可根据用户需要调整观测角度达到既定的观测方位。
5.本实用新型提供的技术方案：一种能够记录测量位置和角度并自动复位的多功能全站仪，包括三角支撑架和全站仪本体，所述三角支撑架和全站仪本体之间安装有用于调节全站仪本体高度的自动升降平台，所述自动升降平台上设有工控机，所述全站仪本体的底部设置有用于测量全站仪底部与地面测点距离的激光测距模块，所述全站仪本体和激光测距模块与工控机连接，所述工控机与电机控制器连接，所述电机控制器用于控制电机运行，分别驱动自动升降平台升降和调节全站仪本体的测量头的俯仰角。
6.进一步的，所述测量头两端通过转轴活动安装在全站仪本体内，且一端与旋转电机旋转端连接，所述旋转电机与电机控制器电连接。
7.进一步的，所述自动升降平台包括底板、自动升降螺旋和活动连接在底板上的升降板，所述底板和升降板之间设置有螺杆，所述自动升降螺旋位置固定在升降板的底部与螺杆连接处，用于驱动升降板沿螺杆上下移动。
8.进一步的，所述自动升降螺旋包括微型电机和与微型电机的输出端连接的传动螺旋，所述传动螺旋与螺杆啮合，所述微型电机与电机控制器电连接。
9.进一步的，所述底板通过螺栓与三角支撑架的顶面连接，所述全站仪本体通过螺
栓固定在升降板上。
10.进一步的，所述底板和升降板之间均匀设置有三根螺杆，所述螺杆的顶端和底端设有限位传感器，所述限位传感器与工控机连接，进行限位报警。
11.进一步的，所述三角支撑架的地面测站点上布置有测钉。
12.进一步的，所述全站仪本体通过通信模块与工控机连接，用于接收来自工控机的指令以及数据交换。
13.本实用新型相对于现有技术的有益效果：
14.(1)本实用新型的全站仪本体与工控机连接进行数据交换和指令传输，初次人工调整好角度和仪器高并完成测量后，测量信息(仪器高、目标高、水平角、竖直角、测站点位)将会写入内存以供调用。当仪器需要自动复位时，就会读取相关数据进行位置反算，计算达到标准观测位置需要调整的角度和位移，再由相应的模块自动完成。
15.(2)本实用新型在全站仪本体和三脚支撑架中间部位，加设一个自动升降平台，因此可以定量地控制仪器高，与全站仪本体及三角支撑架的连接处等轴分布在同一条铅垂线上。用户初次观测时可根据自己的需要设定仪器高，自动升降螺旋就会沿螺杆等量转动一定距离，使全站仪主体保持对中和整平的前提下，纵向移动达到既设的高度。
16.(3)本实用新型考虑到自动升降平台的位移量过大影响仪器整体稳定性，对观测造成不利影响，在自动升降平台上设置限位传感器，与工控机相连，当平台高到达极限或超过稳定值时，就自动取消升降并提醒测量人员重新调整脚架高度与跨度，保证较高稳定性观测。
17.本实用新型结构简单，设计合理，可根据用户需要控制升降平台高度以及调整观测角度达到既定的观测方位。自动化程度高，可减少测量时各种意外情况导致的额外工作量，并降低观测环境条件限制，提高工作效率。
附图说明
18.图1是本实用新型的全站仪本体的结构示意图；
19.图2是本实用新型的自动升降平台的结构示意图；
20.图3是本实用新型的三角支撑脚的结构示意图；
21.图4是图2的主视图；
22.图5是本实用新型的测量原理图；
23.图6是本实用新型的自动升降螺旋内部示意图；
24.图7是本实用新型的测量流程图；
25.图8是本实用新型的控制原理框图；
26.图中：1—三角支撑架，2—全站仪本体，21—测量头，3—自动升降平台，31—底板，32—自动升降螺旋，321—微型电机，322—传动螺旋，33—升降板，4—工控机，5—激光测距模块，6—电机控制器，7—旋转电机，8—限位传感器，9—测钉。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的
实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“顶/底端”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.如图1-8所示的能够记录测量位置和角度并自动复位的多功能全站仪，包括三角支撑架1和全站仪本体2，所述三角支撑架1和全站仪本体2之间安装有用于调节全站仪本体2高度的自动升降平台3，所述自动升降平台上设有工控机4，所述全站仪本体2的底部设置有用于测量全站仪底部与地面测点距离的激光测距模块5，激光测距模块垂直射向地面测点，所述全站仪本体2和激光测距模块5与工控机 4连接，所述工控机4与电机控制器6连接，所述电机控制器6用于控制电机运行，分别驱动自动升降平台3升降和调节全站仪本体2的测量头21的俯仰角。
31.所述测量头21两端通过转轴活动安装在全站仪本体2内，且一端与旋转电机7旋转端连接，所述旋转电机7与电机控制器6电连接。
32.所述自动升降平台3包括底板31、自动升降螺旋32、和活动连接在底板31的升降板33，所述底板31和升降板33之间设置有螺杆 34，所述自动升降螺旋32固定在升降板33的底部与螺杆34连接处，用于驱动升降板33沿螺杆34上下移动。所述自动升降螺旋32包括微型电机321和与微型电机321的输出端连接的传动螺旋322，所述传动螺旋322与螺杆34啮合，所述微型电机321与电机控制器6电连接。所述底板31通过螺栓与三角支撑架1的顶面连接，所述全站仪本体2通过螺栓固定在升降板33上。所述底板31和升降板33之间均匀设置有三根螺杆34，所述螺杆34的顶端和底端设有限位传感器8，所述限位传感器8与工控机4连接，进行限位报警。
33.所述三脚支撑架1的地面测站点上布置有测钉9。所述全站仪本体2通过通信模块与工控机4连接，用于接收来自工控机4的指令以及数据交换。
34.在某一实施例中，自动升降平台主体由上下两层等径钢制平台组成，平台直径为500mm，两层平台通过三个等长螺杆连接起来，螺杆直径约25mm，长度600mm，所述底板固定在3个螺杆下端，升降板连接处孔径略大于螺杆半径，可以竖向自由升降。
35.本实用新型提供的工作原理如图5，测站由于自然及人为因素发生位移之前，观测并记录了某一观测目标的竖直俯仰角θ和直线距离 s，现需要恢复测站方位，以同样的高度和角度观测该目标。设重新架设测站后，瞄准同一目标后读取的竖直俯仰角θ’和直线距离s’，前后仪器高差由公式：h＝|s
·
sinθ-s
′
·
sinθ
′
|计算得出，再通过自动升降平台控制位移即可达到既定的仪器高。
36.本实用新型提供的自动升降螺旋内部结构如图6，微型电机由工控机通过电机控
制器进行控制，控制升降的精度可达0.001cm。
37.本实用新型具体使用时，所述工控机根据操作人员的指令控制所述全站仪主体和所述激光测距模块测量仪器高、目标高、水平角、竖直角、测站点位，并将测量到的数据发送回所述工控机，需要调整复位时，读取相关数据进行位置反算，计算达到标准观测位置需要调整的角度和位移，再由工控机命令电机控制器控制自动升降平台和旋转电机完成。
38.以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型的专利保护范围内。