[发明专利]线锤法非接触测量三维坐标的方法

说明书

技术领域

本发明涉及距离测量技术领域，特别是一种线锤法非接触测量三维坐标的方法。

背景技术

现有技术中，在隧道工程、军事、海洋等领域，经常需要涉及对远距离目标进行非接触测量。非接触测量，是指计量器具与被测表面不接触，不存在机械测量力，而是通过光、气流、声等其他介质与工件接触实现测量。特别是在隧道工程中，对隧道施工中的围岩进行测量，发现它们的变化状况，推断它们的变化趋势，就可以进行早期预警，从而避免灾难的发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种线锤法非接触测量三维坐标的方法，该方法有利于对被测点的各种距离参数进行非接触测量，测量简便，测量精度高。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种线锤法非接触测量三维坐标的方法，其特征在于：运用线锤和测角仪器，按照测量计算点与点的三角关系、测量计算点与线的关系的步骤，测量计算得出三维坐标；

测量点与点的关系的步骤是：

步骤1：取一测量点A，并在测量点A设置一测角仪器，所述测角仪器的镜心A’与测量点A在同一铅垂线上，在被测点M的铅垂线上吊设一线锤，任取所述线锤上B、C两点，设点C在点B上方，从线锤量取点C与点B之间的距离a；

步骤2：利用所述测角仪器分别测量镜心A’与点C的连线A’ C与水平面所成夹角α₂以及镜心A’与点B的连线A’B与水平面所成夹角α₁，点C高于镜心A’时夹角α₂为正值，否则为负值，点B高于镜心A’时夹角α₁为正值，否则为负值；计算得到连线A’C、A’B之间夹角(α₂－α₁)，并按公式（1）计算所述镜心A’与点C之间的距离b以及所述镜心A’与点B之间的距离c：

  （1）

式中，α表示连线A’C、A’B之间夹角，其值为(α₂－α₁)，β表示连线A’B、BC之间夹角，其值为(90°＋α₁)，θ表示连线A’C、BC之间夹角，其值为(90°－α₂)；

步骤3：测量计算所述镜心A’与被测点M之间的水平距离X_A’M和高差Y_A’M：

按公式（2）或公式（3）计算所述镜心A’与被测点M之间的水平距离X_A’M：

X_A’M=X_A’B=c×cosα₁  （2）

式中，X_A’B表示所述镜心A’与点B之间的水平距离；

X_A’M=X_A’C=b×cosα₂  （3）

式中，X_A’C表示所述镜心A’与点C之间的水平距离；

任取所述线锤上一点P，并按公式（4）或公式（5）计算所述镜心A’与被测点M之间的高差Y_A’M：

Y_A’M=±|Y_A’B|±|Y_BP|± |Y_PM|  （4）

式中，|Y_A’B|表示所述镜心A’与点B之间高差的绝对值，Y_A’B=c×sinα₁，点B高于镜心A’时|Y_A’B|前取正号，否则取负号；|Y_BP|表示点B与点P之间高差的绝对值，Y_BP的值从线锤量取，点P高于点B时|Y_BP|前取正号，否则取负号，点P与点B重合时，Y_BP=0；|Y_PM|表示点P与被测点M之间高差的绝对值，Y_PM的值从线锤量取，被测点M高于点P时|Y_PM|前取正号，否则取负号；

Y_A’M=±|Y_A’C|±|Y_CP|±|Y_PM|  （5）