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專利名稱：反射鏡裝置的制作方法
本專利申請是1990年12月3日提交的中國專利申請CN90109626.1-5，“測量被勘測點座標(biāo)的方法和裝置”的分案申請。
本發(fā)明涉及一種用以讀座標(biāo)值的反射鏡裝置，用來實現(xiàn)用視距儀測量座標(biāo)以獲得勘測點座標(biāo)值的方法。
通常，勘測點P3的座標(biāo)值是用下述方法獲得的。如圖20所示，置于勘測參考點P0處的視距儀a被水平放置，其上裝有反射鏡b的測桿C垂直放置在勘測點P3上。測桿C上裝有管狀水準(zhǔn)器d，以借此水準(zhǔn)器d使測桿10保持在垂直位置。在此條件下，當(dāng)光由視距儀a傳出時，此傳輸光被反射鏡b反射，反射光被光敏元件接收。由光敏元件所接收的輸出信號和參考信號之間的相位差，用視距儀a可求得勘測參考點P0和勘測點P3之間的距離。然后，在勘測參考點P0，能通過使V或S方向為X軸或Y軸。或者通過提供一假想的座標(biāo)系統(tǒng)以使其軸有一參考，或者通過校準(zhǔn)在勘測區(qū)域的基準(zhǔn)點座標(biāo)系統(tǒng)，用視距儀來求得。相對于視距儀的水平平面角θH和垂直平面角θz。使用上述距離S、水平平面角θH和垂直平面角θz(一天頂角或一仰角)，也可求得反射鏡的座標(biāo)值。然后，減去反射鏡的高度Ph即可求得勘測點P3的座標(biāo)值。
圖21示出獲得勘測點座標(biāo)值的常規(guī)勘測(測量)方法的流程圖。
由流程圖可見，在進(jìn)行勘測前，將儀高度Mh和反射鏡高度Ph輸入包括視距儀的勘測裝置。當(dāng)勘測參考點P0移動時，儀高度Mh被輸入，當(dāng)勘測點P3變化時，反射鏡b的高度被輸入。
按照上述測量座標(biāo)的常規(guī)方法，測桿C在勘測之前就必須垂直地放置在勘測點P3上，當(dāng)用三角架取代測桿C時，三角架上的矯平板必須水平放置，此外，每當(dāng)勘測點P3變化時，必須把反射鏡的高度Ph輸入勘測裝置，然而，此勘測工作是麻煩的。
本發(fā)明試圖解決這些傳統(tǒng)的問題。
為解決上述問題，本發(fā)明涉及一種在測量座標(biāo)裝置中的用以讀取座標(biāo)的反射鏡裝置，測量座標(biāo)的方法。該裝置是如此測量座標(biāo)的從視距儀傳輸?shù)墓饩€在兩個點反射，此兩點是在通過勘測點的直線上并與勘測點隔開預(yù)定的距離；由兩點中每個點的接收信號與參考信號的相位差求得兩個點的距離；由兩個點的水平平面角和垂直平面角求得兩個點的各自的座標(biāo)值；和由此兩點的座標(biāo)值求得勘測點的座標(biāo)值，其中用以在此兩點處反射來自測距儀的光的反射鏡裝置設(shè)置在支承部件上。
本發(fā)明的一種情況是一反射鏡設(shè)備，其中反射鏡裝置包括兩個鏡子，此二鏡借助水平支承軸支承在支承部件的兩處，以使其可轉(zhuǎn)動，用以調(diào)整傾斜度。
本發(fā)明可以包括反射鏡設(shè)備，其中兩個反射鏡借助水平支承軸安裝在支承部件上以使其可轉(zhuǎn)換。
本發(fā)明的另一種情況是也可以包括一反射鏡設(shè)備，其中反射鏡裝置包括分別設(shè)置在支承部件上兩處的兩個鏡子，并且裝有用以屏蔽射在兩個鏡子上的光的光屏蔽部件。
本發(fā)明還可包括一反射鏡設(shè)備，其中光屏蔽部件是罩在二鏡上的圓帽。
本發(fā)明也可使用一反射鏡設(shè)備，其中光屏蔽部件是放在兩鏡前面的光閘。
本發(fā)明的又一種情況是包括一反射鏡設(shè)備，其中反射鏡裝置包括可在支承部件的兩個地方移動支承的單獨的鏡子。
本發(fā)明也可使用反射鏡設(shè)備，其中單個的鏡子固定在用磁裝置吸附的位置處。
通過下面參照附圖的討論，將更好地理解本發(fā)明。


圖1是本發(fā)明的方法的一個實施例的說明圖；圖2是用以按照本發(fā)明測量座標(biāo)的設(shè)備的方框圖；圖3是本發(fā)明的方法的工藝流程圖；圖4是本發(fā)明的反射鏡設(shè)備的第二實施例的投影圖；圖5和6分別是圖4的反射鏡設(shè)備中使用的展開的棱鏡體實例的主要部分的平面圖和截面圖；圖7是展開的棱鏡體的另一實例的主要部分的平面圖；圖8和9分別是本發(fā)明的反射鏡設(shè)備的第三實施例的截面圖和平面圖；圖10是本發(fā)明的反射鏡設(shè)備的第四實施例的投影圖；圖11和12分別是本發(fā)明的反射鏡設(shè)備的第五實施例的平面圖和截面圖；圖13和14分別是本發(fā)明的反射鏡設(shè)備的第六實施例的平面圖和截面圖；圖15和16分別是本發(fā)明的反射鏡設(shè)備的第7和第8實施例的截面圖；圖17和18分別是本發(fā)明的反射鏡設(shè)備的第9和第10實施例的截面圖；圖19是本發(fā)明的反射鏡設(shè)備的第11實施例的前視圖；圖20是測量座標(biāo)的常規(guī)方法的說明圖；和圖21是測量座標(biāo)的常規(guī)方法的流程圖。
反射鏡設(shè)備在支承部件上有反射鏡，此反射鏡在兩點反射從視距儀傳來的光，所說的兩點都在通過勘測點的直線上并且與勘測點隔開預(yù)定的距離。此設(shè)備以任意的角度安裝在勘測點。從視距儀傳來的光在反射鏡上被反射，由接收信號和參考信號之間的相位差求出從視距儀到反射鏡的距離。由此距離和用視距儀測得的水平平面角與垂直平面角求得這兩點的座標(biāo)(x1，y1，z1)(x2，y2，z2)。將兩點的座標(biāo)值(x1，y1，z1)(x2，y2，z2)、設(shè)置為預(yù)定值的兩點之間的距離k1(常數(shù))和勘測點與兩點中的一個點之間的距離k2(常數(shù))代入下面的公式中求得勘測點P3的座標(biāo)值(x3，y3，z3)。x3=(k1+k2)k1x2-k2k1x1]]>y3=(k1+k2)k1y2-k2k1y1]]>z3=(k1+k2)k1z2-k2k1z1]]>
在式(1)中，當(dāng)勘測點相對于兩反射鏡位于外區(qū)劃點時，k2在正(+)區(qū)域，當(dāng)勘測點在內(nèi)區(qū)劃點時k2在負(fù)(-)區(qū)域。
下面將按照附圖對實施例進(jìn)行說明。
圖1是本發(fā)明所公開的方法的說明圖。
圖中，數(shù)碼1為用來按照本發(fā)明測量座標(biāo)的設(shè)備中的視距儀，此視距儀水平地放置在勘測(測量)點P0處。數(shù)碼2為任意角度立在勘測點P3處的測桿。
反射棱鏡4在距勘測點P3的距離為k2(常數(shù))的點P2處牢固地旋緊在測桿2上。另一個反射棱鏡3在與點P2隔開K1(常數(shù))距離的點P1處牢固地旋緊在測桿2上。棱鏡3、4的象反射表面在這些條件下設(shè)置在測桿2的軸線上。假定與上述點P1和P2相應(yīng)的兩點的座標(biāo)值分別是P1(x1、y1、z1)和P2(x2、y2、z2)。
本發(fā)明勘測裝置的視距儀1向反射棱鏡3、4傳輸光。由接收信號和參考信號之間的相位差可求得到反射棱鏡3、4的距離S1、S2以及反射棱鏡3、4的水平角和天頂角θz1、θz2(或者仰角θ’z1，θ’z2)。
按照本發(fā)明使用視距儀測量座標(biāo)的設(shè)備，如圖2所示，包括測距單元5；水平平面角測量單元6；垂直平面角測量單元7(它構(gòu)成視距儀的元件)；工作單元8，它包括用計算兩反射鏡位置座標(biāo)值的第一計算裝置和由兩反射鏡座標(biāo)值計算勘測點座標(biāo)值的第二計算裝置；顯示單元9；鍵盤43和外部數(shù)據(jù)輸出單元44。此兩反射鏡放置在通過勘測點的直線上并與勘測點隔開一預(yù)定的距離。由到兩反射鏡的距離、水平平面角和垂直平面角計算此兩反射鏡的座標(biāo)值。
按照本發(fā)明的使用圖2所示測量設(shè)備的測量方法用圖3所示的流程圖來說明。首先，將上述常數(shù)值K1、K2輸入測量設(shè)備(步驟1)再將設(shè)備的儀高度Mh輸入。其次，用距離測量單元5、水平平面角測量單元6和垂直平面角(天頂角或仰角)測量單元7來測量到P1點的距離S1、點P1的水平平面角θH1和垂直平面角(天頂角θz1或仰角θ’z1中的任一個)以及到P2點的距離S2，水平平面角θH2和垂直平面角(天頂角θz2或仰角θ’z2)(步驟3、4)。然后，在工作單元8中，將測得的到點P1的距離S1、水平平面角θH1和天頂角θz1以及到點P2的距離S2、水平平面角θH2和天頂角θz2代入下面的公式中以求出點P1的座標(biāo)(x1，y1，z1)和點P2的座標(biāo)(x2，y2，z2)。
當(dāng)測出仰角θ′z1，θ′z2以代替天頂角θz1，θz2時，因為天頂角和仰角之間存在如下關(guān)系θ′z1＝π/2－θz1，θ′z2＝π/2－θz2.仰角θ’z1，θ’z2變換為天頂角θz1，θz2。此已轉(zhuǎn)換的天頂角θz1＝π/2－θ′z1，和θz2＝π/2－θ′z2代入下公式x＝xO＋S sin θzcosθHy＝y(tǒng)O＋S sin θzcosθH(2)z＝zO＋Mh＋Scos θz這里，x，y，z分別是點P1或P2的x軸座標(biāo)值x1或x2，y軸座標(biāo)值y1或y2，z軸座標(biāo)值z1或z2。
S是到點P1或P2的距離S1或S2，；θz是點P1或P2的天頂角θz1或θz2，；θH是點P1或P2的水平平面角θH1或θH2，Mh是儀的高度，以及x0、y0、z0是任意座標(biāo)系統(tǒng)的原點。
于是，通過將點P1和P2的座標(biāo)值代入上述公式(1)中，求得點P3的座標(biāo)值(x3，y3，z3)，(步驟5)。
工作單元8包括控制程序單元(CUP)，并設(shè)置有存儲器(圖中未示出)。此存儲器貯存有上述公式(1)和(2)，以及座標(biāo)系統(tǒng)原點的座標(biāo)值(x0，y0，z0)，距離K1，K2和儀的高度Mh。按上述已被輸入的任意系統(tǒng)設(shè)置的座標(biāo)系統(tǒng)的原點(x0，y0，z0)可以是勘測(測量)參考點P0。
顯示單元9顯示已測得的點P3的座標(biāo)值，同時將其作為外部數(shù)據(jù)輸出，以便存入一數(shù)據(jù)收集器(圖中未示出)(步驟6)。當(dāng)勘測點P3改變時(步驟7)，此工藝程序回到步驟3以獲得一新的勘測點P3的座標(biāo)值。當(dāng)勘測(測量)參考點P0移動時(步驟8)，返回到步驟2求得勘測點P3的座標(biāo)值。
圖4示出本測量方法所用的反射鏡設(shè)備的第二實施例。
在圖1中反射棱鏡被用作反射鏡，在此實施例中使用薄層棱鏡3A、4A這些薄層棱鏡3A、4A如圖5和6所示，借助象立方體(反射棱鏡)那樣連續(xù)形成由互相成直角交叉的三面組成的表面，建立在薄層17，例如丙稀酸樹脂、聚碳酸樹脂或類似物的表面上。此外，在此反射棱鏡表面上形成一反射膜層18(即-鋁蒸汽沉積層)，在反射薄層18上形成一透明樹脂層，在薄層17的底上形成一粘層20用以安裝薄層17。在薄層棱鏡3A、4A的這種結(jié)構(gòu)中，立方體的連續(xù)排列使入射光在其原有方向被完全反射。
此薄層棱鏡3A、4A可以如圖7所示那樣由散布在鋁蒸汽沉積表面22上的玻璃珠21構(gòu)成。
如圖4所示，這些薄棱鏡3A、4A分別粘附到板10，11上。此板10，11分別用裝在框架12上的水平支承軸13、14旋轉(zhuǎn)支承，因而其傾斜角度是可以調(diào)整的。十字刻度42標(biāo)刻在板10、11上用以瞄準(zhǔn)。帶制動錐15的測桿16裝在框架12的底部。
薄層棱鏡3A、4A的象反射表面其中心與旋轉(zhuǎn)中心重合，并使之與測桿的中心軸線重合。
薄層棱鏡3A、4A之間的距離如此被確定，即，使從視距儀射到薄層棱鏡3A、4A中的一個上的光線不射到薄層棱鏡3A、4A的另一個上。確定這一距離時必須考慮到視距儀所傳輸?shù)墓獾纳⑸洹＠纾?dāng)用薄層棱鏡3A、4A測量100米以內(nèi)的距離時，該距離是1米。如果薄層棱鏡做成可環(huán)繞水平軸旋轉(zhuǎn)180°的結(jié)構(gòu)(見圖8和9所示的第三實施例)。當(dāng)薄層棱鏡3A、4A中一個用來測量座標(biāo)值時，其上粘附有薄層棱鏡3A、4A中另一個的板10或11被翻轉(zhuǎn)。在此方法中，反射到薄層棱鏡3A、4A中一個上的光不射到棱鏡3A、4A中的另一個上。所以，薄層棱鏡3A、4A間的距離可縮短，這就使反射鏡設(shè)備可做得更小。
在圖8和9中，旋轉(zhuǎn)鈕23裝在沿水平軸13、14的旋轉(zhuǎn)軸兩端。在框架12上開有后縫24，用來瞄準(zhǔn)的刻度42設(shè)置在框架12的正面并在板10、11上。
圖10示出本發(fā)明的反射鏡設(shè)備的第四實施例。
框架12的內(nèi)邊有互相間隔一預(yù)定的垂直距離的后縫24。板10、11對著后縫24支承在框架12上，以使其可環(huán)繞水平支承軸13、14旋轉(zhuǎn)。圓柱形框架組件25裝在板10、11上。這些圓柱形框架組件里邊安裝有薄層棱鏡3A、4A，框架有可扣在其上的蓋26。蓋26用鏈條24聯(lián)接到框架12的中心部分。
在此實施例的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)測量薄層棱鏡3A的座標(biāo)值時，蓋26蓋在下面的圓柱形框架組件25上，以罩住薄層棱鏡4A，從而使視距儀射出的光僅入射在薄層棱鏡3A上。當(dāng)測量下面的薄層棱鏡4A的座標(biāo)值時，蓋26蓋在上面的圓柱形框架組件25上以罩住薄層棱鏡3A。
圖11和12示出本發(fā)明反射鏡設(shè)備的第五實施例。
在此實施例中用光閘27代替以前的實施例的蓋26。此光閘27的邊緣與在框架12的兩邊內(nèi)側(cè)形成的滑動槽28嚙合。撳動工作鈕29，光閘27能在薄層棱鏡3A、4A前部滑動，從而可分別罩住薄層棱鏡3A、4A。板簧(圖中未示出)裝在光閘27的邊部，沿滑動槽的預(yù)定位置處形成一制動阻擋槽30。由于板簧與制動阻擋槽30嚙合，光閘27停在關(guān)閉薄層棱鏡3A、4A中任一個的位置處，并能維持在該位置。
薄層棱鏡分別粘接到板10、11上，該板10、11可借助于在軸兩端的旋鈕23在軸13、14上旋轉(zhuǎn)。
圖13和14示出本發(fā)明的反射鏡設(shè)備的第6實施例。
在此實施例中，與滑動槽28嚙合的光閘27連接到皮帶32，皮帶32延伸在兩皮帶輪31之間，因此，通過用電動馬達(dá)33驅(qū)動此皮帶，就可分別罩住兩薄層棱鏡3A、4A。當(dāng)光閘27到達(dá)預(yù)定位置(關(guān)閉薄層棱鏡3A或4A的位置)時，用開關(guān)元件35驅(qū)動微動開關(guān)34以中止電動馬達(dá)33的工作。在框架12的后面裝有控制板(圖中未示出)控制板上設(shè)置有用以向左方和右方轉(zhuǎn)動電動馬達(dá)33的開關(guān)和電源開關(guān)。它們依常規(guī)構(gòu)成和工作。其上粘附有薄層棱鏡3A、4A的板10、11分別裝有借助旋鈕23轉(zhuǎn)動的軸13或14。
圖15示出本發(fā)明的反射鏡設(shè)備的第七實施例。當(dāng)與在矩形框架12的面邊的壁上形成的滑動槽28嚙合時，板10A被做成是可滑動的。薄層棱鏡3A直接粘接在板10A的前表面。制動阻擋槽30在滑動槽28中形成，并且設(shè)置有可與制動阻擋槽30嚙合的板簧(圖中未示出)。由于板簧與制動阻擋槽30嚙合，用手柄36移動的板10A可以被中止和維持在與上述兩點相應(yīng)的位置上。
此外，象圖16中所示的第8實施例那樣，該薄層棱鏡3A可以粘接到配有可轉(zhuǎn)動軸13的薄層棱鏡板45上。而且，板10A上裝有軸承以使薄層棱鏡可以傾斜到適宜的角度。
圖17示出本發(fā)明的反射鏡設(shè)備的第9實施例。永磁體37埋置在矩形框架12的前面，薄層棱鏡3A粘接到永磁體37吸附的金屬板10B的表面上。板10B用永磁體37調(diào)整和固定在框架12上的與上述兩點相應(yīng)的末端位置處。
在圖17的實施例中，薄層棱鏡3A不能轉(zhuǎn)動。象圖18所示的第10實施例那樣，如果薄層棱鏡3A粘接棱鏡板45上，棱鏡板45上裝有旋轉(zhuǎn)軸13，軸承裝在板10B上。薄層棱鏡3A可以轉(zhuǎn)動。薄層棱鏡可在其中轉(zhuǎn)動的孔設(shè)置在框架12和板10B中。
在以上實施例中，薄層棱鏡3A、4A這兩者都被設(shè)置在同一側(cè)作為勘測點3。因此，這是外區(qū)劃點中的勘測點的測量。如圖19所示，薄層棱鏡3A、4A可以設(shè)置在測量點P3的兩邊，于是完成內(nèi)區(qū)劃點中勘測點的測量。在這種情況下，如前文所述，公式(1)中的K2值為負(fù)(-)。
薄層棱鏡3A、4A分別吸附在其上的板10、11在被排成直線的兩側(cè)桿16的一端是可傾斜的。兩側(cè)桿16的另一端聯(lián)接到安裝部件39上，安裝部件39用卡緊螺釘40裝在被測構(gòu)件41上。
本發(fā)明與常規(guī)工藝不同，作為安裝反射鏡支承部件的測桿不需要垂直設(shè)置。
此外，每當(dāng)測量點改變時，也不需要利用計算座標(biāo)來獲得反射鏡的高度。所以測量工作就變得容易了，這就使急劇傾斜區(qū)域、墻壁附近或類似的用常規(guī)設(shè)備測量困難的區(qū)域的座標(biāo)值容易測得。
按照本發(fā)明反射鏡設(shè)備可做得相當(dāng)小。
盡管為更好地理解本發(fā)明，以上并結(jié)合附圖討論了本發(fā)明實施例的特殊構(gòu)型。但上述討論只是作為例子，并不限定本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所能做到的明顯的各種變型都不超出本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍由下述權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種反射鏡機(jī)構(gòu)，它在測量勘測點坐標(biāo)并設(shè)置勘測點的設(shè)備中，用以反射傳輸?shù)墓猓啥ㄎ换蛞讯ㄎ辉谕ㄟ^勘測點延伸的直線上的兩個點的反射鏡裝置，此兩點與勘測點隔開預(yù)定的距離，一種用以支承所說的反射鏡裝置的支承部件，以及用以將所說的反射鏡裝置安裝進(jìn)所說的位于勘測點的支承部件的安裝裝置。
2.按照權(quán)利要求1所說的一種反射鏡機(jī)構(gòu)，其中所說的反射鏡裝置包括兩個鏡子，所說的兩個鏡子中的每一個都支承在所說支承部件上的所說反射鏡裝置所定位的兩個點中的一個上，所說的支承部件沿與所說支承部件相應(yīng)的水平支承軸支承所說的兩個鏡子，使之可轉(zhuǎn)動以調(diào)整傾斜度。
3.一種按照權(quán)利要求2所說的反射機(jī)構(gòu)，其中所說反射鏡的所說的兩個鏡子支承在所說支承部件上的水平支承軸上，從而使所說的兩個鏡子是可沿所說支承部件的水平支承軸可兩面旋轉(zhuǎn)。
4.一種按照權(quán)利要求1所說的反射鏡機(jī)構(gòu)，其中所說的反射鏡裝置包括兩個鏡子，所說的兩個鏡子中的每個都支承在所說的支承部件上的所說的反射鏡裝置所定位的兩個點上的一個上，所說的兩個反射鏡裝備有用以屏蔽入射在所說的兩個鏡子上的光的光屏蔽部件。
5.一種按照權(quán)利要求4所說的反射鏡機(jī)構(gòu)，其中所說的光屏蔽部件包括至少用以罩住所說的兩個鏡子中的一個的蓋子。
6.一種按照權(quán)利要求4所說的反射鏡機(jī)構(gòu)，其中所說的光屏蔽部件包括一個至少能滑動到所說的兩個鏡子中的一個的前面的光閘。
7.一種按照權(quán)利要求1所說的反射鏡機(jī)構(gòu)，其中所說的反射鏡裝置包括一個鏡子，該鏡可轉(zhuǎn)換地支承在所說的支承部件上的所說的反射鏡裝置所定位的兩個點上。
8.一種按照權(quán)利要求7所說的反射鏡機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步包括用以將所說的反射鏡裝置的一個鏡子支承在所說的反射鏡裝置的兩點的位置上的磁裝置。
9.一種按照權(quán)利要求1所說的反射鏡機(jī)構(gòu)，其中所說的反射裝置所定位的點是相對于勘測點的外區(qū)劃點。
10.一種按照權(quán)利要求1所說的反射鏡機(jī)構(gòu)，其中所說的反射裝置所定位的點是相對于勘測點的內(nèi)區(qū)劃點。
全文摘要
一種反射鏡機(jī)構(gòu)，它在測量勘測點坐標(biāo)并設(shè)置勘測點的設(shè)備中，用以反射傳輸?shù)墓猓啥ㄎ换蛞讯ㄎ辉谕ㄟ^勘測點延伸的直線上的兩個點的反射鏡裝置，此兩點與勘測點隔開預(yù)定的距離，一種用以支承所說的反射鏡裝置的支承部件，以及用以將所說的反射鏡裝置安裝進(jìn)所說的位于勘測點的支承部件的安裝裝置。
文檔編號G01C15/00GK1143180SQ9511528
公開日1997年2月19日 申請日期1995年8月15日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月4日
發(fā)明者田中政芳, 府川晴夫, 遠(yuǎn)藤正光, 門脅一郎, 端山泰雄 申請人:株式會社測機(jī)舍