[发明专利]地表粗糙度测试仪

说明书

技术领域

本发明属于一种获取地表三维信息的装置，具体涉及地表粗糙度参数测试仪。

背景技术

表面粗糙度是土壤表面粗糙的程度，粗糙的土壤表面增大了土壤表面积，可以蓄积部分降雨、减小风速，增加太阳的辐射面积。同时增加了土壤的蒸发量，减少土壤剖面水分。土壤表面粗糙度是表征土壤水文特征和影响土壤性质的一个重要参数，影响土壤表面的散射和热辐射特性。

地表粗糙度的测定方法通常有非接触式和接触式测量两种测定方式。接触式的测量方法主要有测针法、链条法和杆尺法。非接触式的测量方法大多基于计算机视觉原理，需要结合摄相机拍摄的图像和目标与摄像头的位置关系，无需人工参与，可自动完成三维信息的获取。在非接触测量中，主要分为两类。一类是光学方法，另一类是光学外的其它方法。光学方法测量又可以分为主动式和被动式。主动式是指对被测物体投射特定的结构光，使之被物体调制，再经过解调得到被测物体的三维信息。被动式则不需要额外的光源，在自然光照明下通过一定技术来获取物体三维信息。近年来随着激光技术的发展，基于几何光学三角形原理的激光三角形法逐渐得到广泛应用。激光三角法的基本原理是由半导体激光器发出的激光在被测曲面上结成光点，通过对光点的特征分析提取出被测物体的形状、尺寸等表面信息。它扫描速度较快，精度较高，无损且易于实现自动化，并可通过软件的方法进行调整处理，是一种可靠的非接触测量方法，可以获取地表的三维坐标值，得到其形态结构，从而计算出地表粗糙度参数。

目前的地表粗糙度测试仪大多是基于接触式测量方式，如中国专利申请CN03114152.8公开了一种土壤粗糙度的测量方法，包括以下的步骤：1)在目标土地内随机取样，随机固定两点，两点间距离为L；2)在固定两点所在的直线上，用无弹性软绳紧贴土壤的粗糙面放平，获取两点间软绳拉直的距离L′；3)依次类推测定每个样方；4)根据测得的数据得出每个样方的土壤粗糙度Ci＝Li′/L(i＝1、2、3...n)，再得出整片目标土地的土壤粗糙度。

中国发明专利申请2008100893194.0公开一种用探针测量土壤表面粗糙度的测量方法，其所用的装置是：在一个框架上固定有一个固定支点，框架上还分别设置至少两个与固定测臂平行且可沿框架的上下边框运动的测针和可测量测针高度变化的高度指示，在该专利申请的装置中还设置有水位计用于建立测定点之间水平方向的相同参考点。该专利申请包括以下的步骤：1)用装置进行测量；2)对测量数据的校正；3)计算。

发明专利申请200910161433.4公开一种地表粗糙度测量装置：在支撑杆上固定有其顶端设有与外部连同的通道的其内盛放测量液体的容器，盛放测量液体的容器上还设有用柔性材料制成的连通容器内部的液体的连通管的一端，液体连通管的另一端与一个压力表连通。压力表固定于活动测杆上。

现有技术中的接触法测量所用装置测量成本低，但是其测量值需要通过尺量得到，且测量过程需要人工参与，耗费时间较长，其测定的精度和速度都难以满足要求。

发明内容

地表粗糙度测试仪，其特征在于，其组成包括：电动移动单元、调整支架平台单元、成像单元和电脑；所述的电动移动单元固接在调整支架平台单元台面上，成像单元与电动移动单元固定连接后，面对地面置于调整支架平台单元的下面，电脑与电动移动单元及成像单元连接，电脑中存储有地表粗糙度测试仪的运行软件；所述的成像单元由CCD摄像机和激光器组成。

调整支架平台单元由上调整平台、精调底座、下调整平台、支柱、粗调底座组成；调整支架平台单元用于支撑和保证电动移动单元处于稳定的水平状态；其中，

支柱的底端为尖头，支柱的底部有与粗调底座的内螺纹相配合的外螺纹；支柱共有4个，分别固接在下调整平台的4个角；

粗调底座为方形金属板，其中心有一个圆孔并且圆孔壁上有内螺纹；所述的粗调底座也共有4个，分别与支柱一一配合；

粗调底座与支柱通过螺纹连接且使粗调底座与地面接触，调整粗调底座与支柱的底部插入到松软的土壤内部的高度；

上调整平台与下调整平台是形状和尺寸完全一样的方形板，上调整平台与下调整平台的中心线两侧均对应的各有一个以中心线对称的矩形孔；上调整平台的四个边的中间各有一个标定上调整平台水平度的气泡；

下调整平台的方形板上面固接三个呈三角形排列的精调底座与上调整平台连接；