[发明专利]一种光电测量仪器中的调平补偿装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种光电测量仪器，特别涉及一种光电测量仪器中的调平补偿装置。

背景技术：

大多数仪器或者测量设备每次进行测量前为了提高仪器或者设备的测量精度，都要找一个精确的测量基准。比如水准仪、经纬仪等，都要求在某一基准水平状态下工作。而相对于地球的惯性系统来说，由于地球万有引力的作用，最常用而又最简单的测量基准就是利用大地的水平基准，即需要把仪器或设备基准面调到与大地水平面相平行(简称调平)。在大多数工程测量应用中，都是通过手动利用电子水平仪来对设备或仪器进行调平。通常的做法是，调平时，用手调节调平基座上的旋钮，用眼观察安放在调平基座上的气泡，调节使气泡位于中心位置；或者是观察安放在调平基座上的电子水准仪的数字显示，调节基座旋钮使电子水平仪在任何位置放置时的读数都相同。

随着技术的进步，用电子气泡检测水平度并通过电机反馈控制的自动调平系统逐渐得到应用。用微处理器或处理器的脉宽调制(PWM)功能通过闭环控制可以实现自动调平，但由于微处理器单任务的特点，同一时刻只能监测一个方向的电子气泡和控制一个电机，而实际上往往需要在x，y两个方向上同时进行调节，因此这样的调平过程一般需要较长时间，并且还要使用各种方法来保持这种水平状态。在调平过程中还有一定的人为因素，从而使不同人对同一事物的测量结果也可能不完全相同。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是提供一种仪器或设备基准面在一定的倾角范围内倾斜时，能够根据倾斜的角度值对测量结果进行实时补偿，从而得到准确测量值的光电测量仪器中的调平补偿装置。

本发明的光电测量仪器中的调平补偿装置包括微处理器，水平倾角仪；水平倾角仪安装在光电测量仪器的基准面上，其串口接微处理器的串口，微处理器根据水平倾角仪输出的倾斜角度值、被测目标的高度及被测目标成像高度计算被测目标与光学系统主点之间的距离。

所述的微处理器包括：

初始化模块；

读取水平倾角仪输出数据的模块；

计算被测目标成像高度的模块；

根据水平倾角仪输出的倾斜角度值、被测目标的高度和被测目标成像高度计算被测目标与光学系统主点之间距离的模块。

在实际测量时，首先将光电测量仪器调平，然后调节水平倾角仪到绝对零点。当光电测量仪器基准面在一定的倾角范围内倾斜时，水平倾角仪测量倾斜的角度值，并将该角度值传输给微处理器，微处理器就可以根据水平倾角仪输出的倾斜角度值、被测目标的高度及被测目标成像高度计算出被测目标与光学系统主点之间的距离。

本发明可以根据水平倾角仪输出的倾斜角度值对测量结果进行实时补偿，从而在倾斜的情况下得到准确的测量值，因而光电测量仪器不需要精确调平，调平过程时间短，并且在测量过程中不需要采取任何措施使光电测量仪器基准面保持在初始水平状态，测量效率高。

下面根据附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明结构示意图。图中1为光电测量仪器，2水平倾角仪，3微处理器。

图2为微处理器内部主程序流程图。

图3激光目标靶与光电测量仪器相对位置示意图。图中4为激光目标靶，1为光电测量仪器。

图4激光目标靶与大地垂直情况下的测量原理图。

图5激光目标靶平行于XOZ面，与YOZ平面夹角为α时的测量原理图。

图6激光目标靶平行于YOZ面，与XOZ平面夹角为β时的测量原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的光电测量仪器中的调平补偿装置包括：微处理器3，水平倾角仪2；水平倾角仪2采用高精度双周水平倾角仪，安装在光电测量仪器1的基座上，其串口通过RS232接口与微处理器3的串口连接，微处理器3根据水平倾角仪2输出的倾斜角度值、被测目标的高度及被测目标成像高度计算被测目标与光学系统主点之间的距离。

如图2所示，所述的微处理器3的内部程序包括下列步骤：

初始化；

读取水平倾角仪输出的数据；

计算被测目标的成像高度；

根据水平倾角仪输出的倾斜角度值、被测目标的高度和被测目标成像高度计算被测目标与光学系统主点之间的距离；

测量结束；

返回。

编制微处理器内部主程序所依据的调平补偿数学模型根据光学成像理论建立。

根据光学成像理论建立调平补偿数学模型过程如下：