專利名稱：基于激光測(cè)距傳感器的空間定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空間定位裝置，尤其涉及一種基于激光測(cè)距傳感器的空間定位裝置。
背景技術(shù)：
目前空間定位主要為GPS定位，定位原理一般可分為絕對(duì)定位法與相對(duì)定位法.絕對(duì)定位法，即利用GPS確定用戶接收機(jī)天線在WGS-84世界大地坐標(biāo)系統(tǒng)中的絕對(duì)位置，它廣泛地應(yīng)用于導(dǎo)航和大地測(cè)量中的單點(diǎn)定位工作。絕對(duì)定位也叫單點(diǎn)定位，通常是指在協(xié)議地球坐標(biāo)系中，直接確定觀測(cè)站相對(duì)于坐標(biāo)系原點(diǎn)(地球質(zhì)心)絕對(duì)坐標(biāo)的一種定位方法.絕對(duì)定位只需一臺(tái)接收機(jī)即可獨(dú)立定位，外業(yè)觀測(cè)的組織及實(shí)施較為方便， 數(shù)據(jù)處理也較為簡(jiǎn)單。利用GPS進(jìn)行絕對(duì)定位時(shí)，其定位精度將受到衛(wèi)星軌道誤差，鐘同步誤差及信號(hào)傳播誤差等諸多因素的影響，目前靜態(tài)絕對(duì)定位的精度，約可達(dá)米級(jí)，而動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位的精度僅為10 30米。相對(duì)定位法，是目前GPS測(cè)量中精度最高的一種定位方法，它廣泛地應(yīng)用于大地測(cè)量，精密工程測(cè)量和地球動(dòng)力學(xué)的研究。相對(duì)定位的最基本情況是用兩臺(tái)接收機(jī)分別安置在基線的兩端，并同步觀測(cè)相同的GPS衛(wèi)星，以確定基線端點(diǎn)在協(xié)議地球坐標(biāo)系中的相對(duì)位置或基線向量。因?yàn)樵趦蓚€(gè)觀測(cè)站或多個(gè)觀測(cè)站同步觀測(cè)相同衛(wèi)星的情況下，衛(wèi)星的軌道誤差、衛(wèi)星鐘差，接收機(jī)鐘差以及電離層和對(duì)流層的折射誤差等對(duì)觀測(cè)量的影響具有一定的相關(guān)性，所以利用這些觀測(cè)量的不同組合進(jìn)行相對(duì)定位，便可能有效地消除或減弱上述誤差的影響，從而提高相對(duì)定位的精度。目前在較小的范圍內(nèi)(例如< 20km)，未經(jīng)差分處理精度為5 10米。激光在檢測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛，技術(shù)含量十分豐富，技術(shù)也相當(dāng)成熟。利用激光傳輸時(shí)間來測(cè)量距離的基本原理是通過測(cè)量激光往返目標(biāo)所需時(shí)間來確定目標(biāo)距離，在 300米距離內(nèi)精度可達(dá)1 2毫米，在300 3000米內(nèi)精度為1米。目前還沒有將激光測(cè)距技術(shù)與定位相結(jié)合的裝置出現(xiàn)，這種裝置將大大提高中遠(yuǎn)距離內(nèi)定位精度并減少定位時(shí)間。在建筑工程、水利工程、地型勘測(cè)、空間三維測(cè)距、定位等方面，可提高測(cè)量精度，提高工程的安全性，具有實(shí)用意義。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種基于激光測(cè)距傳感器的空間定位裝置，解決了傳統(tǒng)裝置在中近距離定位時(shí)精度不高及定位時(shí)間慢的問題。一種基于激光測(cè)距傳感器的空間定位裝置，包括激光測(cè)距系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理器系統(tǒng)，所述的激光測(cè)距系統(tǒng)包括底板以及底板上的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和激光測(cè)距機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由云臺(tái)和水平泡組成，云臺(tái)由頂部與激光測(cè)距傳感器固定的卡槽段、中間的旋轉(zhuǎn)段以及底部的固定段組成；所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括總線機(jī)構(gòu)、微機(jī)化電子系統(tǒng)、顯示屏和操作按鍵，所述的微機(jī)化電子系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有串口通信模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和電源模塊；通過電源控制模塊控制激光測(cè)距系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是否上電；通過操作按鍵的選擇實(shí)現(xiàn)將串口通信模塊獲得的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)處理模塊處理后在顯示屏上顯示。所述的激光測(cè)距機(jī)構(gòu)由三個(gè)激光測(cè)距傳感器組成；所述的激光測(cè)距傳感器固定在云臺(tái)頂部卡槽段。所述的總線機(jī)構(gòu)由串行通信方式RS485與RS232的轉(zhuǎn)換模塊及串行通信線構(gòu)成； 所述的串行通信線包括三個(gè)與激光測(cè)距傳感器連接的串行接口和一個(gè)與微機(jī)化電子系統(tǒng)連接的串行接口。所述的底板上設(shè)有三個(gè)固定旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的固定孔，固定孔和云臺(tái)固定段通過螺柱連接；所述的固定孔與固定孔之間的距離固定。所述的底板上設(shè)有水準(zhǔn)泡。所述的底板四角設(shè)有四只調(diào)節(jié)升降腳。所述的電源控制模塊設(shè)有開關(guān)；所述的開關(guān)控制三個(gè)激光測(cè)距傳感器及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的啟停。本發(fā)明通過裝置的激光測(cè)距系統(tǒng)可以獲取定位點(diǎn)的距離值，該距離數(shù)據(jù)通過總線機(jī)構(gòu)傳輸?shù)酱谕ㄐ拍K，然后傳輸?shù)轿C(jī)化電子系統(tǒng)，經(jīng)過電子系統(tǒng)分析計(jì)算后，將定位點(diǎn)的三維坐標(biāo)在顯示屏顯示，操作方便，定位精度高。另外，激光測(cè)距傳感器和云臺(tái)間通過卡槽固定，傳感器可更換，另外在底板設(shè)置了調(diào)節(jié)螺釘和水準(zhǔn)泡，因此可以根據(jù)不同條件調(diào)整裝置或更換傳感器，定位精度高，集成度高，制造成本低。
圖1為本發(fā)明裝置總體視圖；圖2為本發(fā)明裝置激光測(cè)距結(jié)構(gòu)俯視圖；圖3為云臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為微機(jī)化電子系統(tǒng)程序流程圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，一種基于激光測(cè)距傳感器的空間定位裝置，包括激光測(cè)距系統(tǒng)1和數(shù)據(jù)處理器系統(tǒng)2，所述的激光測(cè)距系統(tǒng)1包括底板101和底板101上的旋轉(zhuǎn)云臺(tái)102、激光測(cè)距傳感器103、調(diào)節(jié)升降腳104、水準(zhǔn)泡105 ；旋轉(zhuǎn)云臺(tái)102上設(shè)有固定螺孔106、緊固螺釘 107、傳感器卡槽108、水準(zhǔn)泡109。所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2包括RS485總線201，微機(jī)化電子系統(tǒng)202 ；RS485總線201包括三個(gè)串行接口 203、串行接口 204，三個(gè)串行接口 203分別與三個(gè)激光測(cè)距傳感器103連接，串行接口 204與微機(jī)化電子系統(tǒng)相連；微機(jī)化電子系統(tǒng)202 包括串口通信模塊205、數(shù)據(jù)處理模塊206、向上按鍵207、向下按鍵208、確認(rèn)按鍵209、返回按鍵210、開關(guān)211、顯示屏212、電源接口 213。上述裝置工作原理如下首先將激光測(cè)距傳感器103卡入傳感器卡槽108，通過固定螺孔106與底板101固定，調(diào)節(jié)底板101上的四只調(diào)節(jié)升降腳104，觀測(cè)水準(zhǔn)泡105和水準(zhǔn)泡109。使底板101水平。打開開關(guān)211使整套裝置啟動(dòng)，然后根據(jù)顯示屏212提示按下確認(rèn)按鍵209使激光測(cè)距系統(tǒng)1進(jìn)入測(cè)距模式，或者按下返回按鍵210關(guān)閉系統(tǒng)，進(jìn)入測(cè)距模式后三個(gè)激光測(cè)距傳感器103連續(xù)發(fā)光，調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)云臺(tái)102使三個(gè)激光測(cè)距傳感器103的光斑對(duì)準(zhǔn)被測(cè)點(diǎn)，對(duì)準(zhǔn)后擰緊緊固螺釘107，按下確認(rèn)按鍵209，串口通信模塊205開始接收數(shù)據(jù)，當(dāng)接收到三個(gè)激光測(cè)距傳感器103傳回的數(shù)據(jù)后，顯示屏212顯示主界面選項(xiàng)“繼續(xù)測(cè)量”、“查看坐標(biāo)”、“更改坐標(biāo)原點(diǎn)”、“關(guān)閉”，通過向上按鍵207、向下按鍵208選擇要執(zhí)行的操作，按確認(rèn)按鍵209 確定要執(zhí)行的操作。當(dāng)進(jìn)入下一級(jí)菜單后可按返回按鍵209返回，若要關(guān)閉系統(tǒng)選擇“關(guān)閉”選項(xiàng)，并按下確認(rèn)按鍵209，然后關(guān)閉開關(guān)211。圖4是微機(jī)化電子系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)控制功能的流程圖。功能實(shí)現(xiàn)的具體實(shí)施步驟如下系統(tǒng)初始化Si，啟動(dòng)測(cè)距模S2，微機(jī)化電子系統(tǒng)通過串口接收數(shù)據(jù)S3，進(jìn)入主界面S4, 查看坐標(biāo)S5，更改坐標(biāo)原點(diǎn)S6，繼續(xù)測(cè)量S7,再次啟動(dòng)測(cè)量模式S8，關(guān)閉S9，系統(tǒng)停止運(yùn)行 S10。步驟Si，系統(tǒng)初始化。該步驟主要完成數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2中系統(tǒng)參數(shù)默認(rèn)設(shè)置、系統(tǒng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘默認(rèn)設(shè)置。完成后繼續(xù)執(zhí)行下一步驟S2。步驟S2，啟動(dòng)激光測(cè)距模式。該步驟通過微機(jī)化電子系統(tǒng)發(fā)送激光測(cè)距傳感器 103的啟動(dòng)命令使激光測(cè)距傳感器103連續(xù)發(fā)光。步驟S3，微機(jī)化電子系統(tǒng)通過串口接收數(shù)據(jù)。該步驟通過串口通信模塊205接收激光測(cè)距傳感器103傳回的數(shù)據(jù)。步驟S4，進(jìn)入主界面。該步驟首先存儲(chǔ)串口通信模塊205接收激光測(cè)距傳感器103 傳回的數(shù)據(jù)，如然后進(jìn)入功能選擇界面查看坐標(biāo)S5、更改坐標(biāo)原點(diǎn)S6、繼續(xù)測(cè)量S7、關(guān)閉 S9，通過向上按鍵207、向下按鍵208、確認(rèn)按鍵209、返回按鍵210選擇需要進(jìn)行的操作。步驟S5，查看坐標(biāo)。該步驟可以查看激光測(cè)距傳感器103傳回的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成的空間坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)。步驟S6，更改坐標(biāo)原點(diǎn)。該步驟通過再次啟動(dòng)測(cè)量模式S8使激光測(cè)距傳感器103 連續(xù)發(fā)光，調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)云臺(tái)102使三個(gè)激光測(cè)距傳感器103的光斑對(duì)準(zhǔn)所設(shè)的坐標(biāo)原點(diǎn)，對(duì)準(zhǔn)后擰緊緊固螺釘107，按下確認(rèn)按鍵209，串口通信模塊205開始接收數(shù)據(jù)，當(dāng)接收到三個(gè)激光測(cè)距傳感器103傳回的數(shù)據(jù)后，顯示屏212返回主界面S4,所有空間坐標(biāo)將以所測(cè)的空間坐標(biāo)為新坐標(biāo)原點(diǎn)。步驟S7，繼續(xù)測(cè)量。該步驟通過再次啟動(dòng)測(cè)量模式(S8)，可以多次測(cè)量并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。步驟S8,再次啟動(dòng)測(cè)量模式。該步驟將再次通過微機(jī)化電子系統(tǒng)發(fā)送激光測(cè)距傳感器103的啟動(dòng)命令使激光測(cè)距傳感器103連續(xù)發(fā)光，測(cè)量數(shù)據(jù)。步驟S9，關(guān)閉。該步驟通過微機(jī)化電子系統(tǒng)202向激光測(cè)距傳感器103發(fā)送關(guān)閉命令，使激光測(cè)距傳感器103停止運(yùn)行。步驟S10，系統(tǒng)停止運(yùn)行。該步驟當(dāng)激光測(cè)距傳感器103停止后將停止數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2的運(yùn)行。
權(quán)利要求1.一種基于激光測(cè)距傳感器的空間定位裝置，包括激光測(cè)距系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理器系統(tǒng)， 所述的激光測(cè)距系統(tǒng)包括底板以及底板上的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和激光測(cè)距機(jī)構(gòu)，所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括總線機(jī)構(gòu)、微機(jī)化電子系統(tǒng)、顯示屏和操作按鍵，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由云臺(tái)和水準(zhǔn)泡組成，云臺(tái)由頂部與激光測(cè)距傳感器固定的卡槽段、中間的旋轉(zhuǎn)段以及底部的固定段組成；所述的微機(jī)化電子系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有串口通信模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和電源控制模塊； 通過電源控制模塊控制激光測(cè)距系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是否上電；通過操作按鍵的選擇實(shí)現(xiàn)將串口通信模塊獲得的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)處理模塊處理后在顯示屏上顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光測(cè)距傳感器的空間定位裝置，其特征在于，所述的激光測(cè)距機(jī)構(gòu)由三個(gè)激光測(cè)距傳感器組成；所述的激光測(cè)距傳感器固定在云臺(tái)頂部卡槽段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光測(cè)距傳感器的空間定位裝置，其特征在于，所述的總線機(jī)構(gòu)由串行通信RS485與RS232轉(zhuǎn)換模塊及串行通信線構(gòu)成；所述的串行通信線包括三個(gè)與激光測(cè)距傳感器連接的串行接口和一個(gè)與微機(jī)化電子系統(tǒng)連接的串行接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光測(cè)距傳感器的空間定位裝置，其特征在于，所述的底板上設(shè)有3個(gè)固定旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的固定孔，固定孔和云臺(tái)固定段通過螺柱連接；所述的固定孔與固定孔之間的距離固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光測(cè)距傳感器的空間定位裝置，其特征在于，所述的底板上設(shè)有水準(zhǔn)泡；所述的底板四角設(shè)有4只調(diào)節(jié)升降腳。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光測(cè)距傳感器的空間定位裝置，其特征在于，所述的電源控制模塊設(shè)有開關(guān)；所述的開關(guān)控制激光測(cè)距傳感器及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的啟停。
專利摘要一種基于激光測(cè)距傳感器的空間定位裝置，包括激光測(cè)距系統(tǒng)1和數(shù)據(jù)處理器系統(tǒng)2，激光測(cè)距系統(tǒng)1包括底板101、旋轉(zhuǎn)云臺(tái)102、激光測(cè)距傳感器103、調(diào)節(jié)升降腳104、水準(zhǔn)泡105。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2包括RS485總線201、微機(jī)化電子系統(tǒng)202、串行接口203、串行接口204；微機(jī)化電子系統(tǒng)202包括串口通信模塊205、數(shù)據(jù)處理模塊206、向上按鍵207、向下按鍵208、確認(rèn)按鍵209、返回按鍵210、開關(guān)211、顯示屏212、電源接口213。通過操作按鍵控制激光測(cè)距系統(tǒng)的工作，激光測(cè)距傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)通過總線傳輸?shù)轿C(jī)化電子系統(tǒng)進(jìn)行分析處理后將空間點(diǎn)的坐標(biāo)在顯示屏上顯示。
文檔編號(hào)G01S5/16GK202093164SQ20112013505
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月24日
發(fā)明者王廷鳥, 胡鵬, 陳彥宏 申請(qǐng)人:陳彥宏