CN107179073A - 一种具有三轴补偿功能的电子全站仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有三轴补偿功能的电子全站仪，包括机体还包括固定设置在机体左侧的下激光对点器，设置在机体中间的测距头，设置在机体内部具有位置识别功能的减光板，以及设置在机体内部的三轴补偿器；所述测距头通过连接轴和横套轴与所述机体连接，所述横套轴的端面固定有垂直码盘，所述垂直码盘两侧各设有一组光电转换器。本发明采用结构简单的绝对码盘测角系统，无需过零便可读取数据，调整对准操作简单，通过设置具有位置识别功能的减光板，使得全站仪能够有效避免由于激光衍射造成反射回拨信号不同步问题的，通过聚光透镜、反光镜、分光棱镜的反复折射，将反射液的倾斜角度传给主基板对其进行补正，使测量角度更加精确。

Description

一种具有三轴补偿功能的电子全站仪

技术领域

本发明涉及工程测量工具领域，具体涉及的是一种具有三轴补偿功能的电子全站仪。

背景技术

电子全站仪是一种同时可以进行角度(水平角、垂直角)测量和距离(斜距、平距、高差)测量，由机械、光学、电子元件组合而成的测量仪器，只要一次安置，仪器便可以完成在该测站上所有的测量工作，故称为"全站仪"。广泛用于控制测量、细部测量、施工放样和变形观测等方面的测量工作。

在电子全站仪中，减光板的作用就是根据测量需要，调整所通过激光的强度，使之满足探测电路的光强探测范围。因为在激光发射功率一定的前提下，测量距离和物体的不同都会导致反射的回波信号强度不同。为了保证测量的准确性，就必须确保硬件电路参数的同一性和稳定性。这种情况下，激光功率的探测值需要被限制在一个固定的范围内，因此只有通过减光板来调节激光功率的大小，即当激光功率过强时衰减掉部分激光信号，当激光功率低于探测范围时不衰减或少衰减，这样就保证激光信号在规定的范围内。这就要求减光板具备调整速度快，准确性高的特点，快速调整就需要减光板具有位置识别功能，在一次测量过程开始或光强信号发生变化时，能够判断所处位置和需要旋转的方向。

现有的电子全站仪中减光板在调节激光强度时，主要是镀上不同透过率的衰减膜，且使用的减光板都被安装在激光发射光路的光轴上，这就极容易造成激光投射后的衍射现象，即发射的激光通过减光板后的光斑会分散出许多光点，这些散射光点经过照射物返回到仪器的接收系统就会造成多次触发和干扰，直接影响测量数据的准确性。解决这个问题的方法是通过先进的制造工艺，做出没有杂点的减光片，但这样的成本极高，制作周期很长。

现有的电子全站仪大多采用光电增量式测角系统，此系统的机械结构较复杂，而且开机后必须过零才可使用，采用的对点方式是光学对点器，调整对准复杂难操作。

目前使用最多的是二轴补偿电子全站仪，只能对一个平面进行补偿，并不能到达三轴补偿，使测得的角度仍然存在很大的误差，或者通过人工进行调整，浪费人力和时间，工作效率低下。

综上，如何设计一种测角系统结构简单且能够有效避免由于激光衍射造成反射回拨信号不同步问题的三轴补偿电子全站仪，便成为本领域技术人员亟需解决的问题之一。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种具有三轴补偿功能的电子全站仪。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种具有三轴补偿功能的电子全站仪，包括机体还包括固定设置在机体左侧的下激光对点器，设置在机体中间的测距头，设置在机体内部具有位置识别功能的减光板，以及设置在机体内部的三轴补偿器；所述测距头通过连接轴和横套轴与所述机体连接，所述横套轴的端面固定有垂直码盘，所述垂直码盘两侧各设有一组光电转换器；

所述减光板呈圆形，所述减光板上具有均为环形的外遮光区、内遮光区和安装固定区，外遮光区和内遮光区分别涂上不同透过率的衰减膜，将内外遮光区分别分成透明的全透光区、由深到浅的过渡透光区和全黑的不透光区，减光板整体安装在机体接受光路的光轴上；

所述三轴补偿器包括用于固定安装三轴补偿器的补偿器框架，轴线与机体X轴平行的激光发射管，与激光发射管同轴的第一聚光透镜，与激光发射管轴线呈45度角设置的第一反光镜，连接第一反光镜的第一光电接收器，设置在第一聚光透镜上部的分光器，与分光器连接的第二聚光透镜，与第二聚光透镜呈45度角的第三反光镜，与机体X轴呈45度角的第二反光镜，内含反射液的反射装置，第二光电接收器，连接第一光电接收器、第二光电接收器的电路板，以及与电路板连接的主基板；所述分光器包括呈直角梯形六面体的第一分光棱镜，呈不规则八面体的第二分光棱镜，呈等边梯形六面体的第三分光棱镜，第一分光棱镜、第二分光棱镜和第三分光棱镜粘连在一起，第二聚光透镜连接第三分光棱镜且轴线与第三分光棱镜的分光轴相同，反射装置与第三反光镜和该第二反光镜光路连接，第二光电接收器与第一分光棱镜光路连接。

进一步的，所述安装固定区由一个大圆环和三个小圆环构成，大圆环安放光轴或者电机轴，小圆环起到定位和固定作用。

进一步的，所述光电转换器包括线阵CCD和发光管。

再进一步的，所述机体的前侧和后侧各设置有一组显示器。

更进一步的，所述显示器旁侧设置有USB接口和TF卡槽。

进一步的，所述连接轴和横套轴采用精磨削轴的结构。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明采用结构简单的绝对码盘测角系统，无需过零便可读取数据，调整对准操作简单，机体前后侧都设置有显示器，使得本电子全站仪在使用时操方便查看和设置信息，显示器旁侧设置USB接口和TF卡卡槽方便外传数据，适应性高。

本发明通过将减光板的内外遮光区被分成相对位置都不同的三个透光区，每个透光区由于遮光率不同，因此可以根据光强的大小判断出减光板所处的一个粗略位置；在通过内外光路的转换，判断在另一个遮光区中所处的透光区位置。根据在两个遮光区中的位置，即可识别出减光板所处的位置。在充分利用内外遮光区功能的基础上，不用使用光电编码盘即可实现位置辨别。同时在过渡透光区中，透光膜的衰减率是规律变化的，当光强度不满足要求，减光板所转动的方向也是已知的，因此可以实时快速调节。

本发明的减光板安装在接收回路的光轴上，避免了安装在发射光路上由于激光衍射造成多个光束射像物体时的反射不均匀和不同步现象。在发射光路没有减光板的情况下，投射激光不会发生衍射，此时只有一束激光射向被测目标，从目标反射回来的信号经过接收回路上的减光板，即使发生衍射现象，衍射的光束也是同时送到光电接收电路，避免了不同步问题。通过以上调整，其制作工艺简单，功能强大，节约了成本。

本发明全站仪通过聚光透镜、反光镜、分光棱镜的反复折射，将反射液的倾斜角度传给主基板对其进行补正，使测量角度更加精确。本发明全站仪无需人工调平，减少劳动人力，提高工作效率。因此，本发明全站仪具有很好的应用前景。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的减光板结构示意图。

图3为本发明的三轴补偿器横截面结构示意图

图4为本发明的三轴补偿器结构示意图

图5为本发明的三轴补偿器中分光器的详细示意图

其中，附图标记对应的名称为：

1-机体，2-下激光对点器，3-测距头，4-减光板，5-连接轴，6-横套轴，7-垂直码盘，8-外遮光区，9-内遮光区，10-安装固定区，11-全透光区，12过渡透光区，13-不透光区，14-大圆环，15-小圆环，16-补偿器框架，17-激光发射管，18-第一聚光透镜，19-第一反光镜，20-第一光电接收器，21-分光器，22-第二聚光透镜，23-第三反光镜，24-第二反光镜，25-反射装置，26-第二光电接收器，27-电路板，28-主基板，29-第一分光棱镜，30-第二分光棱镜，31-第三分光棱镜，32-显示器。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不仅限于以下实施例。

如图1～5所示，一种具有三轴补偿功能的电子全站仪，包括机体1，还包括固定设置在机体1左侧的下激光对点器2，设置在机体1中间的测距头3，设置在机体1内部具有位置识别功能的减光板4，以及设置在机体1内部的三轴补偿器；所述测距头3通过连接轴5和横套轴6与所述机体1连接，所述横套轴6的端面固定有垂直码盘7，所述码盘7两侧各设有一组光电转换器；

所述减光板4呈圆形，所述减光板4上具有均为环形的外遮光区8、内遮光区9和安装固定区10，外遮光区8和内遮光区9分别涂上不同透过率的衰减膜，将内外遮光区分别分成透明的全透光区11、由深到浅的过渡透光区12和全黑的不透光区13，减光板4整体安装在机体1接受光路的光轴上；

所述三轴补偿器包括用于固定安装三轴补偿器的补偿器框架16，轴线与机体1X轴平行的激光发射管17，与激光发射管17同轴的第一聚光透镜18，与激光发射管轴线呈45度角设置的第一反光镜19，连接第一反光镜19的第一光电接收器20，设置在第一聚光透镜18上部的分光器21，与分光器21连接的第二聚光透镜22，与第二聚光透镜22呈45度角的第三反光镜23，与机体1X轴呈45度角的第二反光镜24，内含反射液的反射装置25，第二光电接收器26，连接第一光电接收器20、第二光电接收器26的电路板27，以及与电路板27连接的主基板28；所述分光器21包括呈直角梯形六面体的第一分光棱镜29，呈不规则八面体的第二分光棱镜30，呈等边梯形六面体的第三分光棱镜31，第一分光棱镜29、第二分光棱镜30和第三分光棱镜31粘连在一起，第二聚光透镜22连接第三分光棱镜31且轴线与第三分光棱镜31的分光轴相同，反射装置25与第三反光镜23和该第二反光镜24光路连接，第二光电接收器26与第一分光棱镜29光路连接。

所述安装固定区10由一个大圆环14和三个小圆环15构成，大圆环14安放光轴或者电机轴，小圆环15起到定位和固定作用。

所述光电转换器包括线阵CCD和发光管。

所述机体1的前侧和后侧各设置有一组显示器32。

所述显示器32旁侧设置有USB接口和TF卡槽。

所述连接轴5和横套轴6采用精磨削轴的结构。

本发明采用结构简单的绝对码盘测角系统，无需过零便可读取数据，调整对准操作简单，通过设置具有位置识别功能的减光板，使得全站仪能够有效避免由于激光衍射造成反射回拨信号不同步问题的，通过聚光透镜、反光镜、分光棱镜的反复折射，将反射液的倾斜角度传给主基板对其进行补正，使测量角度更加精确，因此，本发明全站仪具有很好的应用前景。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有三轴补偿功能的电子全站仪，包括机体(1)，其特征在于，还包括固定设置在机体左侧的下激光对点器(2)，设置在机体中间的测距头(3)，设置在机体内部具有位置识别功能的减光板(4)，以及设置在机体内部的三轴补偿器；所述测距头通过连接轴(5)和横套轴(6)与所述机体连接，所述横套轴的端面固定有垂直码盘(7)，所述垂直码盘两侧各设有一组光电转换器；

所述减光板呈圆形，所述减光板上具有均为环形的外遮光区(8)、内遮光区(9)和安装固定区(10)，外遮光区和内遮光区分别涂上不同透过率的衰减膜，将内外遮光区分别分成透明的全透光区(11)、由深到浅的过渡透光区(12)和全黑的不透光区(13)，减光板整体安装在机体接受光路的光轴上；

所述三轴补偿器包括用于固定安装三轴补偿器的补偿器框架(16)，轴线与机体X轴平行的激光发射管(17)，与激光发射管同轴的第一聚光透镜(18)，与激光发射管轴线呈45度角设置的第一反光镜(19)，连接第一反光镜的第一光电接收器(20)，设置在第一聚光透镜上部的分光器(21)，与分光器连接的第二聚光透镜(22)，与第二聚光透镜呈45度角的第三反光镜(23)，与机体X轴呈45度角的第二反光镜(24)，内含反射液的反射装置(25)，第二光电接收器(26)，连接第一光电接收器、第二光电接收器的电路板(27)，以及与电路板连接的主基板(28)；所述分光器包括呈直角梯形六面体的第一分光棱镜(29)，呈不规则八面体的第二分光棱镜(30)，呈等边梯形六面体的第三分光棱镜(31)，第一分光棱镜、第二分光棱镜和第三分光棱镜粘连在一起，第二聚光透镜连接第三分光棱镜且轴线与第三分光棱镜的分光轴相同，反射装置与第三反光镜和该第二反光镜光路连接，第二光电接收器与第一分光棱镜光路连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有三轴补偿功能的电子全站仪，其特征在于，所述安装固定区由一个大圆环(14)和三个小圆环(15)构成，大圆环安放光轴或者电机轴，小圆环起到定位和固定作用。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有三轴补偿功能的电子全站仪，其特征在于，所述光电转换器包括线阵CCD和发光管。

4.根据权利要求3所述的一种具有三轴补偿功能的电子全站仪，其特征在于，所述机体的前侧和后侧各设置有一组显示器(32)。

5.根据权利要求4所述的一种具有三轴补偿功能的电子全站仪，其特征在于，所述显示器旁侧设置有USB接口和TF卡槽。

6.根据权利要求1或2所述的一种电子全站仪一种具有三轴补偿功能的电子全站仪，其特征在于，所述连接轴和横套轴采用精磨削轴的结构。