一種用於測繪的智能光學反射稜鏡裝置的製作方法

2023-06-08 02:26:51 1

本實用新型屬於測量儀器領域，具體是一種用於測繪的智能光學反射稜鏡裝置。

背景技術：

在測繪工程中，稜鏡是一種非常重要的常用設備，一般是配合全站儀或者測量機器人等儀器使用。在精密測量中，稜鏡的精度對測量結果影響很大。在很多情況下，測量儀器需要從不同角度照準稜鏡，這一般需要人工旋轉稜鏡。而當進行自動測量的時候，測量周期往往很長，有些測量環境也不允許有人(例如地鐵)，此時人工旋轉稜鏡是不可能的。目前在這種長期自動觀測環境下，採取的解決方案是360度全方位稜鏡。而這種360度稜鏡價格要麼非常昂貴，大幅提高了工程成本，要麼精度太低，無法滿足精密測量的要求。

技術實現要素：

為了解決以上現有技術中存在的問題，本實用新型提供了用於測繪的智能光學反射稜鏡。

本實用新型技術方案提供一種用於測繪的智能光學反射稜鏡裝置，包括稜鏡1、連接軸2、歸零指針3、光電開關4、步進電機5、單片機6、通訊模塊8和步進電機驅動 9，稜鏡1通過連接軸2安裝在步進電機5上，光電開關4固定在步進電機5上，歸零指針3安裝在稜鏡1上；單片機6分別連接光電開關4、通訊模塊8和步進電機驅動9，步進電機驅動9連接步進電機5。

而且，連接軸2連接稜鏡1和步進電機5的輸出軸。

而且，光電開關4固定在步進電機5上時，光電開關4的光槽向上。

而且，將歸零指針3固定安轉在稜鏡1上時，歸零指針3的位置在光電開關4的光槽內。

而且，設置電源模塊7，電源模塊7分別連接單片機6、通訊模塊8和步進電機驅動9。

本實用新型提供的智能光學反射稜鏡裝置，可以支持遠程控制旋轉角度，以完成觀測任務。同時具有精度高，成本低廉的優點，具有重要的市場價值。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的智能稜鏡裝置電路示意圖。

圖2為本實用新型實施例的智能稜鏡裝置旋轉部分結構圖。

具體實施方式

下面結合實施例和附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。

如圖1，智能光學反射稜鏡裝置由單片機6控制，外圍設備有電源7，光電開關4，通訊模塊8，步進電機驅動9。單片機6分別連接光電開關4、通訊模塊8和步進電機驅動9，步進電機驅動9再連接步進電機5，裝置由電源7統一供電。

智能光學反射稜鏡裝置的旋轉部分結構如圖2，將普通的稜鏡1通過連接軸2安裝在步進電機5上，光電開關4固定在步進電機5上，歸零指針3安裝在稜鏡1上，可以採用一個下垂的細長條，歸零指針3隨著稜鏡旋轉的時候，在零點位置的時候剛好遮擋住光電開關，其餘時刻不遮擋光電開關。當通訊模塊8接收到遙控指令後，將指令傳送給單片機6，MCU將指令解釋後，控制步進電機5驅動，經連接軸2驅動稜鏡1旋轉一定的角度。

由於步進電機以及步進電機驅動器有時存在失步現象，偶爾的失步造成的誤差很小，可以忽略，但是在連續旋轉的時候會產生累計誤差，最終會導致這個累計誤差無法容忍。為了避免這個問題，本實用新型預設了一個歸零點，當稜鏡旋轉到零點位置的時候，單片機可以通過光電開關探測到，以此消除每一整周的誤差。

實施例的稜鏡採用Leica GPR1圓稜鏡，該稜鏡性能優異，精度和反射性能參數都非常好；步進電機採用42BYGH47型，由於負載不大，因此選用了一款小力矩的步進電機，這樣可以兼顧功耗問題；光電開關採用EE-SX671A凹槽型接插件式光電開關，這種光電開關體積小，性能穩定，便於安裝；單片機採用ATMEL ATmega32晶片，該晶片成熟穩定，成本低廉；通訊模塊採用藍牙轉UART，型號H06，是一種通用型的藍牙模塊，如想擴大控制距離，可以選用Xbee等通訊模塊代替藍牙通訊模塊；電源採用 12V 2A開關電源。

連接軸用於連接稜鏡和步進電機。具體實施時，連接軸的加工精度會直接影響旋轉稜鏡的精度，因此優選地採用有一定剛性的材料(可用不鏽鋼或黃銅)用工具機加工，並且儘量短，以避免抖晃。

具體實施時，歸零指針3的寬度以遮擋住光電開關的光路為準，材料優選用不鏽鋼。

按照圖2安裝稜鏡的旋轉部分：

用連接軸2連接稜鏡1和步進電機5的輸出軸。

將光電開關4固定在步進電機5上，光槽向上。

將歸零指針3固定安轉在稜鏡1上未進行旋轉時，歸零指針3的位置應該剛好在光電開關4的光槽內，此時為零點位置，稜鏡1旋轉的時候，不能與光電開關4發生碰撞摩擦。

使用本實用新型所提供裝置的時候，只需將電腦的藍牙與智能稜鏡的藍牙模塊配對，在電腦上會生成虛擬串口，通過虛擬串口，向其發送指令，智能稜鏡即可根據指令旋轉。

單片機作為微處理器MCU可接受兩種類型的指令，分別為相對旋轉一定角度和絕對旋轉一定角度。在接收到相對旋轉角度指令後，MCU控制步進電機驅動器驅動步進電機從當前位置順時針旋轉指定的角度，同時向控制端返回正在旋轉的狀態信息，表示通訊正常；在接收到絕對旋轉角度指令後，MCU控制步進電機驅動器驅動步進電機順時針旋轉，一直到歸零指針遮擋住光電開關，即稜鏡到達零點位置，然後再控制稜鏡從零點位置旋轉指定的角度，同時向控制端返回正在旋轉的狀態信息，表示通訊正常。順時針指的是從頂部向下看的方向。

具體實施時，本領域技術人員可自行採用現有軟體技術設計指令和實現通信，本實用新型只提供裝置方面的改進並要求保護裝置結構。

為實施參考起見，提供使用本裝置進行精明測量時的工作過程舉例：

一、電腦發出絕對旋轉180度指令：

智能稜鏡收到指令，向電腦返回狀態信息，並開始旋轉，此時稜鏡開始順時針旋轉，在零位指針穿過光電開關的光槽後，稜鏡再旋轉180度，然後停止；

智能稜鏡旋轉完畢，向電腦返回狀態信息，表示可以接受新指令。

二、電腦發出相對旋轉60度指令：

智能稜鏡收到指令，向電腦返回狀態信息，並從當前位置順時針旋轉60度，然後停止；

智能稜鏡旋轉完畢，向電腦返迴轉態信息，表示可以接受新指令。

需要強調的是，本實用新型所述的實施例是說明性的，而不是限定性的。因此本實用新型包括並不限於具體實施方式中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本實用新型的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬於本實用新型保護的範圍。