[实用新型]比例图实地距离数字式测量笔

说明书

本实用新型涉及的是测距技术领域中的一种测量笔，特别是通过比例图图上距离测实地距离的一种比例图实地距离数字式测量笔。

目前，通过比例尺地图上的线经距离测算实际地面水平距离主要有如下三种方式：一种是采用二坐标测量仪测量，即将比例尺地图放置在二坐标测量仪的测量平台上，用测头沿曲线移动，测出曲线的长度，再乘上地图比例尺而得出实际地面水平距离；第二种方法是导出法测量，即在比例尺地图上绘上方格网，将每一小方格中的线长计算出来，然后将各小方格中计算出来的线段长度加总起来，得出图中某一线段的长度，然后乘上地图比例尺，导出该线段的实际水平距离；第三种是机械式测量法测量，即指在军用指南针的一角上有一个小轮子，将此轮沿比例图上的曲线滚动，该小轮滚动时带动大的数字盘转动，以概略计算出线长，然后乘上比例图上的比例值，以测算出图上二地之间的实际水平距离。但以上三种测量方式存在如下缺点：导出法在计算过程中每一小方格计算出来的线长都将引入一个误差，因而最终累积误差较大，并取决于方格的疏密，而且运算和操作麻烦；机械式测量法测量，由于小轮只能单一方向转动，当遇到曲线曲率较大时，不仅难以测量，而且会丢失急转弯处的长度，再加上齿轮传动带来的误差，产生测量误差大；二坐标测量仪测量时虽然误差小一些，但其体积较大，而且不便移动，难于适用在野外使用和简易环境下使用。再者，无论是二坐标测量法测量， 还是导出法测量都存在一定的计算量，实际地面距离都不能直接读出，因而测量速度慢，使用不方便。

本实用新型的目的是针对上述测量方式的不足而设计的一种数字式测量笔，它通过比例图图上测量即可直接测出实际地面距离，且可有效地克服上述测量方式的不足。

本实用新型的技术解决方案如下，下面结合附图作详细说明：

图1给出的是本实用新型的测量头结构示意图，图2给出的是本实用新型的主体结构示意图，图3给出的是本实用新型的测量电路示意图。

在图1中，1是测球，采用钢性变形小、摩擦系数高的材料制成，并通过轴2固定在本测量笔的壳体上，在测球1的侧面沿法向分别装有二传动轮3和4，其轴线相互正交成90°之夹角。两传动轮3和4分别带动装在两轴5和6上的二从动轮7和8及两光码盘9和10，两光码盘9和10的二侧分别装有两光电读数头11和12。为保证测球1转动时，两读数头11和12至少有一个有相应的输出，测球1不能突出壳体过多，否则就不能保证测球1沿比例图上的曲线向任何方向转动时两读数头11和12至少有一个有相应输出（例如：当测球1突出壳体1／2时，当其沿两转动轮3和4的径向交线的垂直平面转动时，两转动轮3和4都不能转动，因而两读数头11和12皆无输出），故以突出1／5～1／3左右为宜，为保证测球1转动时不产生滑移，在其一侧装有直撑轮23。为保证各转动轮配合紧密，转动时不产生滑移，各轮（3、4、7、8）均以钢性变形小、弹性系数较高的材料制成，且皆用轴固装在本测量笔的壳体19上（见图2）。光码盘9和11可采用塑料或玻璃制成，采用塑料制成时，可在其周边沿园心向外辐射方向开出若干通光槽，当采用玻璃制成时可在其周边沿园心向外辐射方向刻上若干黑白相间的线条。两读数头11和12分别由一只红外发光管（D1和D2）和红外接收管（D3和D4）组成，其安装位置保证两红外射管发射的红外线能穿过光码盘上的通光槽或白线而被接收管接收（参见图3）。测量时，将本测量笔的测球沿比例图上欲测曲线滚动，则测球1带动两传动轮3和4转动（或至少一个转动），两传动轮3和4通过轴5和6上的两从动轮7和8带动两光码盘9和10转动（或至少一个转动），当两光码盘转至通光槽或白线位置时，则二读数头9和10（或至少1个）的红外线发射管（D1、D2）发射的红外线穿过通光槽或白线而被接收管（D3、D4）接收，则两读数头（或至少一个）接收一个脉冲信号，送往测量电路。因而光码盘上的通光槽或白线越密，则测球1在比例图上滚动某一定线上时，读数头接收的脉冲信号越多，测量精度越高。如果测球1的半径为R1，两从动轮7和8的半径为R2，两光码盘11和12的半径为R3，当测球1转一圈时，光码盘9和10园周上某定点走过的距离为L＝R1／R2×2πR3，选择R2＝1／2R1，R3＝R1，则L＝2×2πR1，即当测球1转一圈时，光码盘9和10转2圈，亦即测球1在比例图上走过1mm时，光码盘园周上某定点走过2mm，如将光码盘9和10的周边每隔1mm开设一通光槽或白线，则测球1在比例图上每走1mm，则读数就输出2个电脉冲，每个电脉冲代表图上距离0.5mm。由于两传动轮3和4在测球1的表面呈轴正交分布，因而当测球1在比例图上走过一曲线长ΔL时，读数头11和12读出的是相应的二轴向距离ΔX和ΔY，按微分算法，则该曲线长ΔL的近似值为：ΔL＝，如地图比例尺为M，则该曲线ΔL的近似实地距离为：ΔL′＝M·。因此将测量头测出的脉冲送入测量电路，按上式进行计算，然后再将所得的各微分单元累加，即可测得对应比例图上距离的实际地面距离。