一种可调节的激光测距仪控制系统的制作方法

1.本发明涉及激光测距技术领域，具体为一种可调节的激光测距仪控制系统。


背景技术：

2.激光测距仪是利用调制激光的某个参数实现对目标的距离测量的仪器。激光测距仪测量范围为3.5-5000米。
3.激光测距仪按照测距方法分为相位法测距仪和脉冲法测距仪，脉冲式激光测距仪是在工作时向目标射出一束或一序列短暂的脉冲激光束，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。相位法激光测距仪是利用检测发射光和反射光在空间中传播时发生的相位差来检测距离的。激光测距仪重量轻、体积小、操作简单速度快而准确，其误差仅为其它光学测距仪的五分之一到数百分之一。
4.在矿山开发使常使用激光测距仪进行测距，但是目前现有的激光测距仪不能远程控制激光测距模块调整角度，无法实现对一块区域每个点位的地形监控。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种可调节的激光测距仪控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可调节的激光测距仪控制系统，包括激光测距仪，所述激光测距仪包括有测距模块、云台模块、供电模块、定位模块和数据回传模块，所述测距模块由激光测距传感器组成。
7.所述测距模块设置有角度调整模块，角度调整模块包括旋转装置和上下仰俯角调节装置，所述测距模块内部设置有数据存储器。
8.优选的，所述云台模块设置有远程控制系统与激光测距仪的旋转装置的控制系统和角上下仰俯角调节装置的控制系统信号连接，通过安装有云台模块可以远程控制激光测距模块调整角度，包括360度旋转，上下俯仰角度调整，从而实现对一块区域每个点位的地形监控。
9.优选的，所述定位模块包括陀螺仪和gps定位模块，所述陀螺仪和gps定位模块具有特定的算法模型，所述定位模块内部设置有数据存储器，通过陀螺仪和gps定位模块可以确定当前位置坐标，和测量位置的水平角度，辅助后续利用算法模型，计算指定位置经纬度、高程的信息。
10.优选的，所述数据回传模块的数据传输器与数据平台信号连接，所述数据回传模块测距模块和定位模块的数据存储器信号连接。
11.优选的，所述供电模块采用太阳能进行供电，所述供电模块包括太阳能电池板、锂电池和数控显示模块，所述锂电池分别与智能地锁和连接设备电性连接，所述太阳能电池板与锂电池电性连接，通过锂电池对相关设备进行供电。
12.优选的，所述激光测距仪还安装有避雷装置，激光测距仪可以测量当前位置到指定位置的距离，由于设备设备安装在矿山地区的高点，需要安装避雷设备，防止雷击风险。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
14.1.该可调节的激光测距仪控制系统，测距模块设置有角度调整模块，角度调整模块包括旋转装置和上下仰俯角调节装置，云台模块设置有远程控制系统与激光测距仪的旋转装置的控制系统和角上下仰俯角调节装置的控制系统信号连接，通过安装有云台模块可以远程控制激光测距模块调整角度，包括360度旋转，上下俯仰角度调整，从而实现对一块区域每个点位的地形监控。
15.2.该可调节的激光测距仪控制系统，定位模块包括陀螺仪和gps定位模块，陀螺仪和gps定位模块具有特定的算法模型，定位模块内部设置有数据存储器，通过陀螺仪和gps定位模块可以确定当前位置坐标，和测量位置的水平角度，辅助后续利用算法模型，计算指定位置经纬度、高程的信息。
16.3.该可调节的激光测距仪控制系统，由于激光测距仪安装在矿山地区的高点，通过安装有避雷设备，可以防止雷击风险，防止激光测距仪在天气情况较差时遭遇雷击，导致激光测距仪损坏，影响激光测距仪正常使用。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为现有激光测距仪工作流程图；
19.图2为本发明的激光测距仪工作流程图；
20.图3为本发明俯视高程测量方法参考图；
21.图4为本发明仰视高程测量方法参考图；
22.图5为本发明的坡面示意图；
23.图6为本发明的坡面采点示意图；
24.图7为本发明的坡度测量示意图；
25.图8为本发明的坑洞识别示意图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情
况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种可调节的激光测距仪控制系统，包括激光测距仪，激光测距仪包括有测距模块、云台模块、供电模块、定位模块和数据回传模块，测距模块由激光测距传感器组成，测距模块设置有角度调整模块，角度调整模块包括旋转装置和上下仰俯角调节装置，测距模块内部设置有数据存储器。
29.云台模块设置有远程控制系统与激光测距仪的旋转装置的控制系统和角上下仰俯角调节装置的控制系统信号连接，通过安装有云台模块可以远程控制激光测距模块调整角度，包括360度旋转，上下俯仰角度调整，从而实现对一块区域每个点位的地形监控。
30.定位模块包括陀螺仪和gps定位模块，陀螺仪和gps定位模块具有特定的算法模型，定位模块内部设置有数据存储器，通过陀螺仪和gps定位模块可以确定当前位置坐标，和测量位置的水平角度，辅助后续利用算法模型，计算指定位置经纬度、高程的信息。
31.数据回传模块的数据传输器与数据平台信号连接，数据回传模块测距模块和定位模块的数据存储器信号连接。
32.述供电模块采用太阳能进行供电，供电模块包括太阳能电池板、锂电池和数控显示模块，锂电池分别与智能地锁和连接设备电性连接，太阳能电池板与锂电池电性连接，通过锂电池对相关设备进行供电。
33.激光测距仪还安装有避雷装置，激光测距仪可以测量当前位置到指定位置的距离，由于设备设备安装在矿山地区的高点，需要安装避雷设备，防止雷击风险，防止激光测距仪在天气情况较差时遭遇雷击，导致激光测距仪损坏，影响激光测距仪正常使用。
34.在现场安装激光测距仪，旋转或者调整激光测距离仪俯仰角度，可以测量矿中任意位置的海拔高度信息。测量范围包括：高程测量、坡度测量，具体测量方法如下：
35.如图3所示：俯视高程测量，测量当前位置a到矿坑任意点b位的距离l，b点和a点的相对位置关系(例如北偏东30度)激光测距仪和水平面的夹角∠a，通过三角函数，可以计算出点a和点b海拔高度差h以及水平距离w。根据a点的海拔高度以及经纬度坐标，可以算出b点的经纬度坐标和海拔高度(高程)。
36.如图4所示：仰视高程测量，左侧为山体正常侧，右侧由于矿山开采高度下降。通过激光测距离，测量当前位置到下降位置的距离，以及仰视角度，可以计算出下降位置的海拔高度以及水平距离，从而进一步算出测量位置的经纬度坐标，以及海拔高度(高程)。
37.坡度测量：通过上述方法测量斜坡上多个点位的海拔高度以及经纬度坐标；取任意两点，计算两点的海拔高度差、水平距离，通过三角函数，反算出两点连接直线和水平面夹角；根据斜坡上取多组点位信息计算的夹角数据，取平均值可近似为斜坡的坡度。
38.由于实际矿山采用分层开发的方式，不同分层之间可能存在多个坡面，需要考虑如何判断不同坡面的区域，以及如何测量坡度。
39.具体测量方法如下：
40.如图5所示，实际ab为第一坡面，bc为第二坡面，cd为第三坡面：
41.先对坡面每隔1米进行采点测量，测量点位如图6所示：将点位信息提取，对任意相邻两点进行连点进行连线，可以计算出每个线段，和水平面夹角。又上图所示，我们可以测得ab间任意相邻两点和水平面夹角为51.3度，bc为38.4度，cd为2.8度，de为29.8度。
42.如图7所示：假定对坡面判定条件为夹角变化小于15度为同一坡面，可由上述测量
数据得出，ac为同第一坡面，cd为第二坡面，de为第三坡面，测量分析结果和实际情况基本吻合，具体算法可能还需要根据实际情况进行优化。
43.由于矿山开发可能会在坡面进行开挖，形成坑洞凹槽，这会导致坡面滑坡塌陷的风险，需要对测量数据进行分析，识别出这些坑洞，如图8所示：当我们发现测量数据任意两点连线与水平夹角大于90度时，可判定此处有开槽挖洞，具体算法可能还需要根据实际情况进行优化，激光测距仪会定时旋转或调整俯仰角度，轮询测量矿区各点位的高程，如果发现有点位海拔高度低于预设的最低海拔高度，或者坡度过陡，超过预设安全范围，会及时上报预警。
44.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
45.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。