在非整平、对中、量高状态下实现三维空间测量方法

摘要

本发明公开了在非整平、对中、量高状态下实现三维空间测量方法,所述的测量方法,依靠远程测距系统及其云台,所述的云台为一种垂直轴线和水平轴线正交的二维转动机械装置，其垂直轴线和水平轴线正交于测量器轴心线，通过大变比精密减速机构和控制模块上的细分电路实现对被测目标点的轻松精确瞄准;在垂直轴和水平轴上安装精密光栅度盘，并进行零度角的设定，建立起云台坐标原点的三维坐标系作为测量时相对三维坐标系;安装在云台上的测量器获取从测量原点至被测目标点的距离，通过精密光栅度盘获得测量器绕垂直轴和水平轴转动所转过的角度，得出被测目标点在测量时的相对三维坐标系空间的相对三维坐标值，实现在非整平、对中、量高的状态下实现远程对三维空间测量，进而实现面积、体积测量等。

主权项

在非整平、对中、量高状态下实现三维空间测量方法,其特征在于，所述的方法依靠远程测距系统及其云台,所述的远程测距系统中包括远程监控客户端，云台和安装在其上的测量器、摄像机：远程监控客户端接收并显示远程现场传来的视频和数据，控制远程监控和检测终端的云台运动，使得测量器精确瞄准被测定的目标点；所述的云台为一种垂直轴线和水平轴线正交的二维转动精密机械装置，可分别绕垂直轴和水平轴作旋转运动,水平轴线与云台底面平行，垂直轴线与云台底面垂直，摄像机安装于测量器正上方，中轴线对齐;所述的云台设有水平驱动步进电机、垂直步进电机、水平光栅度盘或编码盘、垂直光栅度盘、控制模块、测量器、摄像机、大变比精密减速机构以及机座、机体; 水平驱动步进电机直接驱动大变比精密减速机构，大变比精密减速机构固定在云台机体上，大变比精密减速机构的驱动轴与云台水平轴连接，云台水平轴固定在测量器安装座上，在测量器安装座的另一端水平轴上安装精密光栅度盘或编码盘，其读数传感器固定在机体上,同样，垂直轴驱动步进电机直接驱动大变比精密减速机构，大变比精密减速机构固定在云台机体上，大变比精密减速机构的驱动轴与固定在云台底座上的垂直轴连接；精密光栅度盘或编码盘安装在垂直轴上，其读数传感器固定在与垂直轴配合的转动套上;控制模块接收远程监控客户端的检测指令控制水平轴驱动步进电机通过大变比精密减速机构驱动安装在机体上的测量器绕水平轴做高分辨率的上下转动，同时水平轴上安装的精密光栅度盘或编码盘随着测量器绕水平轴做高分辨率的上下转动获得相应转动角度值；控制模块同时接收远程监控客户端的检测指令控制垂直轴驱动步进电机通过大变比精密减速机构驱动安装在机体上的测量器绕垂直轴做高分辨率的转动，同时垂直轴上安装的精密光栅度盘或编码盘的读数传感器随着测量器绕垂直轴做高分辨率的转动获得相应转动角度值，通过远程控制云台水平轴和垂直轴的联合转动，垂直轴和水平轴分别采用步进电机和大变比精密减速机构驱动，使得云台可根据需要实现上、下、左、右高分辨率的转动，实现测量器对被测目标点的精确瞄准；同时在垂直轴和水平轴上分别安装精密光栅度盘或编码盘和读数传感器进行角度测量，获得测量器精确瞄准被测目标点时绕垂直轴和水平轴作左、右、上、下运动所转过的角度数据;所述的云台的垂直轴和水平轴正交且安装测量器时其轴心线置于正交点上，在此状态下，调整安装在垂直轴上的精密光栅度盘或编码盘，使精密光栅度盘或编码盘的零度角方向与测量器的轴心线在同一垂直面上，调整安装在水平轴上的精密光栅度盘或编码盘，使精密光栅度盘或编码盘的零度角方向与测量器的轴心线在同一水平面上，完成测量器的轴心线在水平面和垂直面上的精密光栅度盘或编码盘零度角设置;通过云台水平轴和垂直轴上精密光栅度盘或编码盘零度角设置，建立了云台坐标原点的三维坐标系作为测量时相对三维坐标系;通过上述零度角设置，建立起安装在云台上测量器的轴心线与垂直轴和水平轴正交点相交点在测量时相对三维坐标系或利用坐标定位仪将测量器轴心线与垂直轴和水平轴正交点相交点的三维绝对坐标值测出，以此作为测量时相对三维坐标系的原点;在监控客户端通过网络对经过零度角设置的云台及安装在云台上的测量器进行远程操控，使得测量器精确瞄准被测目标点;云台在非整平、对中、量高安装状态下进行三维空间测量时，在所建立的测量时相对三维坐标系空间，通过远程控制云台及测量器，测出测量原点到被测目标点的距离以及相应的角度值，算出被测点相对于测量时相对三维坐标系的相对三维坐标值;所述的控制模块完成各种信号的编解码，包括a.、接受远程监控客户端通过摄像机对被测目标进行图像采集寻找目标点的指令；b、接受远程监控客户端控制云台的各种运动的指令；c、接受远程监控客户端精确瞄准目标点的定位指令；d、接收来自测量器所测得的至被检测目标点的距离数据；e、接收水平轴和垂直轴上精密光栅度盘或编码盘通过读数传感器传来的角度数据;所述的控制模块使得安装在云台上测量器精确瞄准被测目标点A，根据测量器测出测量原点到被测点A的距离a，以及通过精密光栅度盘或编码盘获得的相对于测量时相对三维坐标系的方位角算出A点在相对于测量时相对三维坐标系空间的三维坐标值；同样，云台中的控制模块接收远程监控客户端指令，使得安装在云台上测量器精确瞄准被测目标点B，根据测量器测出测量原点到被测点B的距离b，以及通过精密光栅度盘或编码盘获得的相对于测量时相对三维坐标系的方位角算出B点在相对于测量时相对三维坐标系空间的三维坐标值；根据测量所得到A、B两点的相对三维坐标值，算出A、B两点间的距离值L。