一種基于點光源的測量裝置與測量方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及光學測量領域，具體涉及光學測距測長領域。
【背景技術】
[0002]目前能遠距離測量距離的設備，主要有激光測距儀和望遠鏡測距儀。前者通過測量光往返于測量設備和被測物體的時間，再應用已知的空氣中的光速來計算出測量距離；后者通過在望遠鏡內安裝帶刻度的分劃板，并根據觀察到的常見物體的尺寸和在望遠鏡內的影像占據的刻度尺寸來按比例估算距離，同時也可估算觀察到的其他物體的高度或長度尺寸。由于激光測距儀需要接收反射回來的光，所以被測物體表面需要與測量時發出的光基本垂直，并且其表面要有一定的反光性能。這就限制了其使用范圍和操作的便捷性。望遠鏡測距儀(測距望遠鏡)需要估計一個目標物的尺寸，并做等比例計算，實際并不能準確測量距離。專利201420808695.1披露一種測量設備，其采用兩束固定距離的平行光標定測量物體，并根據測量圖像上被測物體與光點距離的比例計算被測物體。采用兩束固定距離的平行光標定測量物體并測量物體的方法不能測量被測物與測量點的距離，而且當被測物體與測量方向不垂直時測量偏差較大，而且在測量水平與豎直方向上的物體尺寸時不能很便捷的得到結果。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是解決光學測距測長偏差較大，或對測距標的物具有選擇性的問題。
[0004]本發明提出了一種基于點光源的測量裝置，包含支撐架與激光發射器，激光發射器安裝于支撐架上;所述的激光發射器為點光源發射器，所述的激光發射器包含第一激光發射器、第二激光發射器、第三激光發射器、第四激光發射器、第五激光發射器、第六激光發射器、第七激光發射器與第八激光發射器;其中第一激光發射器與第二激光發射器、第五激光發射器及第六激光發射器發出的光線相互平行，第三激光發射器與第四激光發射器發出的光線呈固定角度，所述固定角度的角平分線與第一激光發射器、第二激光發射器、第五激光發射器或第六激光發出的光線重合;第七激光發射器與第八激光發射器發出的光線所在平面同第三激光發射器與第四激光發射器發出的光線所在平面相垂直，第七激光發射器與第八激光發射器發出光線所呈角度的角平分線與第一激光發射器或第二激光發射器發出的光線重合。
[0005]進一步的，所述支撐架的架身為長方體形，支撐架設有安裝柱，所述的安裝柱包含第一安裝柱、第二安裝柱、第三安裝柱、第四安裝柱、第五安裝柱、第六安裝柱、第七安裝柱和第八安裝柱，其中第一安裝柱、第二安裝柱、第三安裝柱、第四安裝柱、第五安裝柱與第六安裝柱的柱心線處于同一平面，其中第一安裝柱與第二安裝柱、第五安裝柱及第六安裝柱的柱心線相互平行，第三安裝柱與第四安裝柱的柱心線呈固定夾角;所述固定夾角的角平分線與第二安裝柱的柱心線重合;所述的第七安裝柱與第八安裝柱的柱心線所呈夾角的角平分線與第二安裝柱的柱心線重合，第七安裝柱與第八安裝柱的柱心線所在平面同第四安裝柱與第三安裝柱的柱心線所在平面相垂直。
[0006]進一步的，所述各個安裝柱的側壁上均設置有能調節激光發射器位置的調節孔，調節孔為兩個，一個調節孔位于安裝柱側壁的上端，另一個調節孔位于安裝柱側壁的中部。
[0007]進一步的，所述支撐架的架身設有外部件的連接孔或連接槽。
[0008]進一步的，所述支撐架的背側設有刻度尺。
[0009]本發明還提出了一種基于點光源的測量方法，包含如下步驟:將激光發射器發射的光線照射到被測物體上，使第三激光發射器與第四激光發射器在被測物體上照射光斑的連線與所需測的線段方向相互平行，再用適當放大倍數并帶有分劃刻度的望遠鏡觀測被測物體以及在物體上由激光照射形成的光斑，或者用適當焦距的相機拍攝被測物體及其表面上由激光照射形成的光斑，然后通過望遠鏡中分劃板上的刻度測量光斑間距，或直接測量未經編輯變形的照片上的光斑間距;再通過對應的計算方法測算出被測物體的尺寸以及被測物體與激光發射器之間的距離;為清楚的表述計算方法，定義:第二激光發射器與由第二激光發射器發出光線照射在被測物體上光斑的距離為F;第一激光發射器與第二激光發射器發出的激光間距為L;第三激光發射器與第四激光發射器發出的光線所成夾角為2*A，其角平分線與同第一激光發射器或第二激光發射器發出的光線重合;第一激光發射器或第二激光發射器發出光線的垂直面與被測物體表面的夾角為B;經過望遠鏡的分劃板刻度或由未經編輯變形照片上直接測量的:被測物體尺寸為H、第一激光發射器與第二激光發射器的照射光斑間距為a、第三激光發射器與第二激光發射器的照射光斑間距為b、第四激光發射器與第二激光發射器的照射光斑間距為c;所述的計算方法如下:
[0010]①當第一激光發射器或第二激光發射器發出的光束與被測物體基本垂直時，被測物體的實際尺寸為:L*H/a;第三激光發射器與第二激光發射器在被測物體的照射光斑間的實際尺寸為:L*b/a;第二激光發射器與由第二激光發射器發出光線照射在被測物體上光斑的距離為？=(1>13/^)*(^8八；
[0011]②當第一激光發射器或第二激光發射器發出的光束與被測物體不垂直，而是其垂直面與被測物體表面有一定夾角13時，夾角13可以通過0/^ =丨84*(00813+8；[1113打8(4+13))*(sinB+cosB/tgA)公式計算得出;被測物體的實際尺寸為:(L*H/a)/cosB;
[0012]第三激光發射器與第二激光發射器在被測物體的照射光斑間的實際尺寸為:(L*b/a)/cosB；
[0013]第二激光發射器與由第二激光發射器發出光線照射在被測物體上光斑的距離為F=(L*b/a)*(ctgA+tgB)。
[0014]實際使用時，還可選擇第五激光發射器或第六激光發射器代替第一激光發射器作為光源，相應的則改變了第二激光發射器之間的發射光束的間距L;選擇第七激光發射器與第八激光發射器作為豎直方向測量的光源，計算時，將A2角度替換相應計算公式中的A角度即可。
[0015]本發明的有益效果是:
[0016]⑴不僅能夠測量被測物與測量點之間的距離、同時還能測量被測物的長度、高度等尺寸以及被測物體與測量方向的夾角。
[0017]⑵采用了確定間距的平行光束、以及確定發射角的發射光束對被測物體進行照射、標定，使得測量結果更加準確。
[0018]⑶可根據物體尺寸選擇合適的平行光源，測量并計算得到精度更高的結果。
[0019]⑷可以方便的一次性獲取兩個方向上的尺寸，如水平方向與豎直方向，不需要進行多次重復測量才能取得被測物體尺寸。
【附圖說明】
[0020]附圖1為本發明的結構示意圖。
[0021]附圖2為本發明的后視圖。
[0022]附圖3為平行光線與被測物體表面垂直情況時的光路示意圖。
[0023]附圖4為平行光線與被測物體表面不垂直時的光路示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合實施例與附圖對本發明做進一步的闡述。
[0025]實施例一
[0026]如圖1、圖2所示，一種基于點光源的測量裝置，包含支撐架與激光發射器;所述支撐架的架身100為長方體形，支撐架設有安裝柱，所述的安裝柱包含第一安裝柱200、第二安裝柱300、第三安裝柱400、第四安裝柱500、第五安裝柱600、第六安裝柱700、第七安裝柱800與第八安裝柱900，其中第一安裝柱200、第二安裝柱300、第三安裝柱400、第四安裝柱500、第五安裝柱600與第六安裝柱700的柱心線處于同一平面，第一安裝柱200與第二安裝柱300、第五安裝柱600及第六安裝柱700的柱心線相互平行，第三安裝柱400與第四安裝柱500的柱心線呈固定夾角;所述固定夾角的角平分線與第二安裝柱300的柱心線重合;第七安裝柱800與第八安裝柱900的柱心線所呈夾角的角平分線與第二安裝柱300的柱心線重合，第七安裝柱800與第八安裝柱900的柱心線所在平面同第四安裝柱500與第三安裝柱400的柱心線所在平面相垂直;所述的激光發射器為點光源發射器，激光發射器包含第一激光發射器、第二激光發射器、第三激光發射器、第四激光發射器、第五激光發射器、第六激光發射器、第七激光發射器與第八激光發射器，分別安裝于第一安裝柱200、第二安裝柱300、第三安裝柱400、第四安裝柱500、第五安裝柱600、第六安裝柱700、第七安裝柱800與第八安裝柱900內；所述的第一激光發射器與第二激光發射器發出的光線相互平行，第三激光發射器與第四激光發射器發出的光線呈固定角度，所述固定角度的角平分線與第一激光發射器或第二激光發射器發出的光線重合;所述的第七激光發射器與第八激光發射器發出的光線所在平面同第三激光發射器與第四激光發射器發出的光線所在平面相垂直，第七激光發射器與第八激光發射器發出光線所呈角度的角平分線與第一激光發射器或第二激光發射器發出的光線重合;對應各個安裝柱還設有若干組調節孔1000，每一組調節孔均為兩個，分別設于對應安裝柱側壁的中部與安裝柱側壁的上端，在調節孔可連接調節螺栓，以固定激光發射器且能夠對激光發射器的位置進行調整，防止