[发明专利]一种自动激光测垂仪及垂直度测量方法

权利要求书

1.一种自动激光测垂仪，其特征在于，包括：数据处理器CPU模块、电子测角模块、光电测距模块、测距仪旋转伺服模块、内业处理模块；

所述电子测角模块用于测定地面测站点到两目标点的方向线铅锤投影在水平面上的所成的水平角α和地面测站点至目标点的方向线与水平视线间的竖直角θ；所述光电测距模块用于测定地面测站点与目标点之间的倾斜距离D；所述测距仪旋转伺服模块用于控制光电测距模块在竖直面内的旋转；

所述内业处理模块为智能终端，该智能终端内装有配套测量软件，将各局部坐标系下的坐标数据通过做坐标平移归化到同一坐标系中，通过内置算法推算出不同高度z_i处水平截面形心坐标，进而得到竖向中心轴线上各点的坐标，并将测得的轮廓线和计算所得竖向中心轴线上所有点以三维模式呈现在屏幕上；

所述轮廓线的测量方法为：

设定扫描步距△Z，从待测构筑物底部开始扫描，获取扫描到的每个目标点局部坐标并记录；

所述目标点局部坐标为：

x＝Dcosθcos(α₀+α)，y＝Dcosθsin(α₀+α)，z＝H_n+i+Dsinθ-H_test；

其中，α₀为获取所述目标点时的测站点与下一测站点所在导线边的坐标方位角；竖直方向的局部坐标构成一条竖直轮廓线；H_n为测站点的高程，i为仪器高度，H_test为待测构筑物基础顶面高程；

所述智能终端利用接收到的测量数据推算出不同高度z_i处水平截面形心坐标，即得到竖向中心轴线上各点的坐标，具体步骤为：

(10.1)圆形截面时，高度z_i处水平截面圆心坐标(x_ci,y_ci)为：

其中

(x_j,y_j)为构筑物在高度z_i处水平截面边缘上的随机点坐标，m为随机点数量；

(10.2)矩形或多边形截面时，高度z_i处水平截面的形心坐标(x_ci,y_ci)为：

其中面积(x_j,y_j)为p边形的p个角点坐标；p为截面多边形的角点个数。

2.根据权利要求1所述的自动激光测垂仪，其特征在于，所述光电测距模块由测距仪、温度传感器和气压传感器组成，测距仪由激光发射系统、激光接收系统及光学照准系统组成，发射光轴、接收光轴、视准轴三系统同轴。

3.根据权利要求1所述的自动激光测垂仪，其特征在于，所述测距仪旋转伺服模块包括伺服电机和伺服驱动；所述伺服驱动采用MCU控制电路，数据处理器CPU模块通过与MCU的接口电路向MCU发送指令，由MCU发出控制信号驱动伺服电机，进而控制自动激光测距仪在竖直面内的旋转。

4.根据权利要求1所述的自动激光测垂仪，其特征在于，还包括输入与显示模块。

5.根据权利要求1所述的自动激光测垂仪，其特征在于，还包括数据通讯模块，所述数据通讯模块包括采用USB接口的有线传输和采用蓝牙连接的无线传输。