激光測高測距裝置及測量方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及測量設備技術領域，特別涉及一種激光測高測距裝置及測量方法。
【背景技術】
[0002] 激光測距儀是一種廣泛使用的儀器，當前激光測距儀的原理是讓激光器發射一束 脈沖或者連續的激光輻照到待測目標，經過一定時間后，激光束輻照到待測目標并被反射， 然后由測距儀接收，將光速與時間相乘并除以二即可得到測距儀與待測目標的距離，但是， 該種激光測距儀測量反射后的激光能量，光程長，測量距離受到限制；此外，當距離較大時， 采用該種激光測距儀必須使入射激光束與待測目標表面垂直以增強反射光，加大了測量難 度。

【發明內容】

[0003]為了解決現有技術的問題，本發明目的之一是提供一種激光測高測距裝置，其結 構簡單，便于遠距離的兩個測量點之間的測高測距。
[0004] 本發明的另一目的在于提供一種激光測高測距裝置的測量方法。
[0005] 基于上述問題，本發明提供的技術方案是：
[0006] 激光測高測距裝置，包括分別置于測量高點和測量低點的激光信號發生模塊和激 光信號接收模塊；
[0007] 所述激光信號發生模塊包括激光器、第一可調底座、及設置在所述第一可調底座 上的圓柱面反射鏡、第一水平儀、第一角度儀和信號發送器，所述圓柱面反射鏡與所述激光 器相對設置，所述第一水平儀、第一角度儀與所述信號發送器信號連接，所述第一可調底座 的底部設有第一可調支撐；
[0008] 所述激光信號接收模塊包括第二可調底座、及設置在所述第二可調底座上的微計 算機、信號接收器、第二水平儀、第二角度儀和用于接收激光器輸出的激光束反射光束的 CCD相機，所述CCD相機與所述圓柱面反射鏡相對設置，所述CCD相機、信號接收器與所述微 計算電連接，所述第二可調底座的底部設有第二可調支撐；
[0009]與所述圓柱面反射鏡鏡面相切的切平面與所述第一可調底座垂直，所述切平面與 所述圓柱面反射鏡的交線為所述圓柱面反射鏡的入射母線，所述激光器輸出激光束的中心 線與入射母線相交，所述激光束的中心線與反射激光束的中心線所在的平面垂直于入射母 線。
[0010] 在其中的一個實施例中，所述激光器為氦氖激光器，所述激光器發出的激光束呈 直徑為0. 5~2毫米的圓柱狀，所述激光束的功率為1~5毫瓦。
[0011] 在其中的一個實施例中，穿過所述入射母線并與所述切平面垂直的面為所述圓柱 面反射鏡的法平面，所述激光束的中心線與所述法平面的夾角為15~30度。
[0012] 在其中的一個實施例中，當所述第一可調底座和所述第二可調底座處于水平狀態 時，所述CCD相機的激光信號接收面與鉛垂面的夾角等于所述激光束中心線入射到所述圓 柱面反射鏡的入射角。
[0013] 在其中的一個實施例中，所述第一可調支撐和所述第二可調支撐分別包括四個可 調支撐腳。
[0014] 基于以上問題，本發明提供的另一技術方案為：
[0015] 激光測高測距裝置的測量方法，包括以下步驟：
[0016] (1)將激光信號發生模塊放置在位置較高的測量點，將激光信號接收模塊放置在 位置較低的測量點，將CCD相機面向圓柱面反射鏡；
[0017] (2)調節第一可調底座底部的第一可調支撐，通過讀取第一水平儀的數值，將第一 可調底座調節至水平；調節第二可調底座底部的第二可調支撐，通過讀取第二水平儀的數 值，將第二可調底座調節至水平；
[0018] (3)開啟激光器，激光器發出的激光束輻照至圓柱面反射鏡，調節第一可調支撐使 第一可調底座繞Y軸轉動，使激光束反射至C⑶相機，通過第一角度儀讀取此時第一可調底 座與水平面的夾角β，信號發送器將第一可調底座與水平面的角度參數β發送至信號接 收器，信號接收器通過數據線將角度參數β發送至微計算機并顯示，根據角度參數β調節 第二可調支撐使第二可調底座繞Υ軸轉動，使第二角度儀顯示的角度數值與β-致；
[0019] (4)獲取C⑶相機上橢圓形光斑長軸的長度r'，通過微計算機計算兩個測量點之 間的直線距離d、水平距離dx及相對高度h，計算公式為：
[0020]
[0021] dx=d*cos(α-β)
[0022] h=d*sin(α-β)
[0023] 式中：
[0024] α，入射激光束與第一可調底座所在平面的夾角；
[0025] β，經步驟（3)調節后第一可調底座與水平面的夾角；
[0026] r，入射激光束的直徑；
[0027] ，，C⑶相機上橢圓形光斑長軸的長度；
[0028] R，圓柱面反射鏡圓柱面的直徑；
[0029] d，兩個測量點之間的直線距離；
[0030] dx，兩個測量點之間的水平距離；
[0031] h，兩個測量點之間的相對高度。
[0032] 本發明的工作原理為：使可見平行激光束以一定角度入射到圓柱面上，其反射激 光束隨著距離的增大，短軸直徑不變，而長軸的長度會越來越大，通過C⑶照相機測量長軸 的長度，即可以算得激光入射點和接收點之間的距離，并通過角度參數進而獲得兩點之間 的水平距離和高度。
[0033] 與現有技術相比，本發明的優點是：
[0034] 采用本發明的技術方案，該裝置結構簡單，操作方便，適合遠距離、大高度的兩個 測量點之間的測高測距。
【附圖說明】
[0035] 為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技 術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0036]圖1為本發明激光測高測距裝置實施例的結構示意圖；
[0037] 圖2為本發明實施例中圓柱面反射鏡的示意圖；
[0038] 圖3為本發明中計算公式中各參數的示意圖；
[0039] 其中：
[0040] 100、激光信號發生模塊；101、激光器；102、激光束；103、圓柱面反射鏡；103a、切 平面；103b、法平面；103c、入射母線；104、第一水平儀；105、第一角度儀；106、信號發送器； 107、第一可調底座；108、第一可調支撐；
[0041] 200、激光信號接收模塊；201、CCD相機；202、微計算機；203、數據線；204、信號接 收器；205、第二水平儀；206、第二角度儀；207、第二可調底座；208、第二可調支撐；
[0042]α，入射激光束與第一可調底座所在平面的夾角；
[0043]β，第一可調底座與水平面的夾角；
[0044]r，入射激光束的直徑；
[0045] ，，C⑶相機上橢圓形光斑長軸的長度；
[0046] R，圓柱面反射鏡圓柱面的直徑。
【具體實施方式】
[0047] 以下結合具體實施例對上述方案做進一步說明。應理解，這些實施例是用于說明 本發明而不限于限制本發明的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據具體廠家的條件做 進一步調整，未注明的實施條件通常為常規實驗中的條件。
[0048] 參見圖1-2,為本發明的結構示意圖，提供一種激光測高測距裝置，包括分別置于 測量高點和測量低點的激光信號發生模塊1〇〇和激光信號接收模塊200,其中激光信號發 生模塊100包括激光器101、第一可調底座107及設置在第一可調底座107上的圓柱面反射 鏡103、第一水平儀104、第一角度儀105和信號發送器106,圓柱面反射鏡103與激光器101 相對設置，第一水平儀104和第一角度儀105均與信號發送器106信號連接，在第一可調底 座107的底部設有第一可調支撐108,第一可調支撐108包括四個可調支撐腳；激光信號接 收模塊200包括第二可調底座207、及設置在第二可調底座207上的微計算機202、信號接 收器204、第二水平儀205、第二角度儀206和C⑶相機201，其中C⑶相機201與圓柱面反 射鏡103相對設置用于接收激光束102的反射光束，CCD相機201、信號接收器204與微計 算機202電連接，在第二可調底座207的底部設有第二可調支撐208,第二可調支撐208包 括四個可調支撐腳。
[0049] 與圓柱面反射鏡103鏡面相切的切平面103a與第一可調底座107垂直，該切平面 103a與圓柱面反射鏡103的交線為圓柱面反射鏡103的入射母線103c，激光器