[发明专利]一种自动调平高精度测量仪及测量方法

说明书

本发明公开了一种自动调平高精度测量仪及测量方法，用于测量建筑物、大型构件类设备的沉降值和水平位移值。该测量仪包括调平系统、主控系统和电子水准尺，其中调平系统包括吊杆、激光器、下摆部分及阻尼系统，激光器与下摆部分成90度固接，激光器与吊杆通过吊点连接；主控系统包括主机控制系统、通信系统和旋转电动机，用于完成主机和电子水准尺上从机的通信，并控制激光器的转动及发射；电子水准尺包括水准尺、成像系统、升降电动机，其中成像系统由透镜、图像传感器及控制模块组成。该测量仪利用下摆部分静止时重心竖直向下的特性完成激光器的自动安平，使激光器射出水平准直激光光束到固定的水准尺上的成像系统并完成竖向及水平位移测量。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体涉及一种自动调平高精度测量仪及测量方法。

背景技术

目前，对于建筑物、大型构件类设备的沉降值和水平位移值的测量大多采用以下方式：1)基于全站仪来测量。其缺点在于全站仪在测量时，需要由专业技术人员去测量、观察，难以实现全自动实时测量和数据的传输，并且人为误差较大；2)采用自动测量机器人来测量。其缺点是自动测量机器人价格非常高，维护麻烦，不适于大面积推广和应用。如今市场上的自动安平测量仪，是在一定的竖轴倾斜范围内，利用补偿器自动获取视线水平时水准标尺读数的测量仪。这种自动安平测量仪用自动安平补偿器代替管状水准器，在仪器微倾时补偿器受重力作用而相对于望远镜筒移动，使视线水平时标尺上的正确读数通过补偿器后仍旧落在水平十字丝上。用此类测量仪观测时，当圆水准器气泡居中仪器放平之后，不需再经手工调整即可读得视线水平时的读数。它简化了操作手续，提高了作业速度，减少了外界条件变化所引起的观测误差。但是，由于其无法解决通过望远镜在水准尺上读取数据的读数误差，以及三大系统误差：视准线零位误差、视准线补偿误差、补偿交叉误差。基于此，研究人员提出一些新方法，中国专利：一种激光位移测量装置及其测量方法，201810772647.4,2018-07-13,该发明通过激光测距仪发射激光至检测面上，通过面阵CCD扫描装置在检测面内的来回扫描，可实现对光斑形状和位置的判断，并通过测量光斑在检测面的位置变化来计算测量装置的沉降值。但是由于现今面阵CCD装置尺寸较小，来回扫描光斑效率会较低，且装置固定在桥墩上激光水平效果不好。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种自动调平高精度测量仪及测量方法。该测量仪利用调平系统静止时重心竖直向下的特性自动安平，利用阻尼系统减轻振动的影响，从而使没有附加倾角的激光器快速射出准直激光光束。激光器发出的水平光束射入到透镜上，刻度标识及激光光斑经过透镜缩放后投射至图像传感器的感光点阵上，从机控制模块通过图像传感器获取的数据推算出水平或者竖向的位移。同时，测量仪通过具有旋转功能的电动机与升降电动机完成不同测点的自动化测量。

本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种自动调平高精度测量仪，其特征在于，所述测量仪包括调平系统、主控系统、电子水准尺和装置外壳；

所述调平系统包括吊杆、激光器、下摆部分及阻尼系统，其中，所述激光器与下摆部分成90度固接，所述吊杆与装置外壳采用铰接，所述激光器与吊杆通过吊点连接，所述下摆部分放置在阻尼系统中，通过阻尼系统消除振动；

所述主控系统包括主机控制模块、主通信模块及旋转电动机，所述旋转电动机接收主机控制模块的控制指令；所述旋转电动机与激光器通过吊点连接，控制激光器旋转并射出水平准直激光；

所述电子水准尺包括水准尺、成像装置、从通信模块、从机控制模块及升降电动机，所述成像装置包括透镜和图像传感器，所述成像装置通过升降电动机驱动力在水准尺上下滑动，所述升降电动机接收从机控制模块的控制指令；

所述测量仪利用调平系统稳定时处于竖直状态的特性完成激光器的自动安平，从而使激光器射出水平准直激光光束到固定的水准尺的图像传感器上测量水平、竖向坐标；