Способ определения пространственных координат объекта

Способ определения пространственных координат объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТБЕННЫХ КООРДИНАТ ОБЪЕКТА, согласно которому образзпот две плоскости лазерного излучения, располагают их под углом друг к другу, а в определяемой точке регистрируют пересечения плоскостей лазерного излучения, с фотоприемниками рейки, о т л и чающийся тем, что, с целью упрощенияспособа путем непосредственного определения прямоугольных координат объекта с заданной ориентацией осей, фиксируют места пересечения плоскостей с вертикально ориентированной рейкой в определяемой точке после установления линии Пересечения плоскостей горизонтально и ориентации ее вдоль осевого меридиана , а затем - после изменения ее направления на экваториальное, и по полученным в заданной последовательс ности пересечениям плоскостей лазерse (/ ного излучения с рейкой определяют пространственные прямоугольные координаты объекта. С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5D 4 G 01 С 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ: -, ГОСУДАРСТ8ЕНКЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3551722/24-10 (22) 04.02 ° 83 (46) 15.06.88. Бюл. II ?2 (71) Горьковский инженерно-строительный институт им. В.II.×êàëoâà (72) Ф.Г.Кочетов, В.В.Виноградов и В.В.Шарапов (53) 621.396.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 402736, кл. С 01 С 1/00, 1974

Международная заявка и 81/01195, кл.G 01 С 15/00, 1981. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНCTBEHHbIX КООРДИНАТ ОБЪЕКТА, согласно которому образуют две плоскости лазерного излучения, располагают их под углом друг к другу, а в определяемой точке регистрируют пересече„„SU„„1155850 А ния плоскостей лазерного излучения, с фотоприемниками рейки, о т л и— чающий с я тем, что, с целью упрощения способа путем непосредственного определения прямоугольных координат объекта с заданной ориентацией осей, фиксируют места пересечения плоскостей с вертикально ориентированной рейкой в определяемой точке после установления линии пересечения плоскостей горизонтально и ориентации ее вдоль осевого меридиана, а затем — после изменения ее направления на экваториальное, и по полученным в заданной последовательности пересечениям плоскостей лазерного излучения с рейкой определяют пространственные прямоугольные координаты объекта.

1155850

Изобретение относится к .геодезическим измерениям и может быть ис.пользовано для выполнения наземной крупномасштабной съемки, а также для определения пространственных координат объекта.

Известен способ определения координат объекта, основанный на развертке лазерного луча в две совмещенные 10 плоскости, согласно которому производят двойное (прямое и обратное) круговое вращение лазерного луча в горизонтальной плоскости, фиксируют начало отсчета направления с помощью 15 фотоприемника, регистрируют сигнал, отраженный от уголкового отражателя, расположенного на объекте,а дальность и угол места до объема получают как функции угловой скорости враще- 20 ния луча. и временных интервалов между регистрациями сигналов. При этом обратное вращение начинают с момента приема отраженного сигнала.

Недостатком спо со ба является о гра25 ниченный диапазон применения из-эа невозможности определения положения объекта в вертикальной плоскости.

Кроме того, информация о положении объекта определяется на основе времяимпульсного преобразования отраженных сигналов, что приводит к усложнению аппаратуры.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения поло- 35 жения объекта, согласно которому в одном пункте разделяют лазерный луч на две части и развертывают их с помощью цилиндрических линз в два сектора, ориентируют их в форме V 40 или Х под известным углом друг к другу, вращают секторы вокруг вертикальной оси прибора. В другом пункте устанавливают рейку с группой датчи,ков, расположенных на заданном рас- 45 стоянии друг от друга, снабжают рейку радиоприемником и мини-ЭВМ, а систему развертки — радиопередатчиком.

Угловое положение рейки определяют по количеству импульсов между исходным направлением и направлением на рейку, а дальность и превышение определяют по расстоянию между датчиками, углу пересечения секторов и параллактическим углам, образованныч центром вращения секторов и точками пересечения их с датчиками рейки.

Недостатком способа является сложность измерительного процесса, обусловленная необходимостью дополнительной развертки лазерного луча в секторы, что приводит к уменьшению интенсивности излучения, а значит, и к снижению дальности действия способа. Определяемые полярные координаты получаются с использованием времяимпульсного преобразования сигналов.

Это приводит к усложнению конструкции прибора, дополнительным погрешностям и необходимости последующего перевычисления координат объектов из полярной системы координат в прямоугольную.

Цель изобретения — упрощение способа путем непосредственного определения прямоугольных координат объекта с заданной ориентацией осей.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения про-. странственных координат объекта, по которому образуют две плоскости лазерного излучения, располагают их под углом друг к другу, а в опреде-, ляемой точке регистрируют пересечения плоскостей лазерного излучения с фотоприемниками рейки, фиксируют места пересечения плоскостей с вертикально ориентированной рейкой в определяемой точке после установления линии пересечения плоскостей горизонтально и ориентации ее вдоль осевого меридиана, а затем †. после изменения ее направления на экваториальное, и по полученным в заданной последовательности пересечениям плоскостей лазерного излучения с рейкой определяют пространственные прямоугольные координаты объекта.

На фиг.1 показан принцип отсчитывания по рейке бЬ u g у при ориентировании линии. пересечения плоскостей лазерного излучения по начальному направлению (экваториальный наклон плоскости); на фиг.2 — принцип отсчитывания 4Х при ориентировании линии пересечения плоскостей.ортогонально начальному направлению (меридиональный наклон плоскости); на фиг.З вЂ” случай разнесения плоскостей по вертикали.

Если формирователь две пересекающиеся световые плоскости — одну горизонтальную Р„, вторую наклонную Р— и ориентировать линию пересечения по направлению север-юг (фиг. i ), то максимальный угол L g между плоскостями приходится по направлению з 115585 запад-восток (экваториальный наклон плоскости), а по остальным направлениям он изменяется пропорционально синусу угла О(между направлением

СЮ и заданным направлением (дирекционный угол), т. е.

Ец = Е "sintX

1Î

Так как функция изменения угла у соответствует функции изменения приращений координат Д у, то угол у можно использовать как параллактический для отсчитывания Ь у по рейке, 15 установленной на определяемом объек те,если углу E 0 придать значение, соответствующее определенному коэффициенту К.

Горизонтальную плоскость можно 2б использовать для определения превышения 5h.

Из фиг.1 следует, что (5) При этом, после решения последних двух уравнений мини-ЭВМ замыкает цепь радиопередатчика, который передает к исходной точке М сигнал о необходимости изменить экваториальный наклон на меридиональный. Схема миниЭВМ предусматривает генерирование звукового.или светового сигнала в случаях, когда либо горизонтальная, либо наклонная плоскости не попадают на рейку (проходят соответственно над или под ней). Направления наклона плоскостей (фиг.1, 2), обеспечивают правильность получения знаков приращений координат по четвертям и превышений.

Для технической реализации способа плоскости необходимо разнести на величину Д либо по вертикали, либо по горизонтали, либо в обоих направлениях сразу.

При разнесении по вертикали отсчеты по рейке а„, а следует уменьшить или увеличить на Ь в зависи мости от то1о, подйята или опущена наклонная плоскость относительно горизонтальной. При разносе плоскостей по горизонтали на Д .в отсчеты следует вводить поправки, равные

Ьс@, которые постоянны для определенной конструкции и введение которых заложено в ЭВМ.

Ду = (а — аг) К;

ДЬ= (a -а) К, 25 (2) где а, ау — отсчеты по рейке соответственно по горизон- Эп тальной и экваториаЛЬно наклонной плоскостям в направлении о( а; — отсчет по рейке, равный высоте i линии пересе35 чения плоскостей над исходной точкой.

Если наклонной плоскости придают меридиональный наклон (фиг.2),то мак- симальное значение F параллактиче40 ского угла приходится на направление север-юг, а по всем остальным он изменяется пропорционально косинусу дирекционного угла, т.е. к= с - соз о

В качестве базового устройства может быть использован электронный та5р хометр, который представляет собой объединение в одном приборе угломерного идальномерного блоков.

Способ позволяет производить из. мерения непрерывно, координаты объекта определяют без измерения дальности и горизонтального угла. и может быть использован для определения приращения абсциссы

8 Х (ах aã) (4) Рейка несет на себе одну из известных систем фотоэлементов для автоматического считывания ат, а„, а у и снабжена радиопередатчиком и мини-ЭВМ.

Перед началом работы в мини-ЭВМ вводят значения высоты инструмента а; и координат исходной точки Х, У ч и

Н„,. Мини-ЭВМ вычисляет и выдает на индикатор и в накопитель координаты определяемой точки N

Х ч = Хм + (ax — аг)К.

Ун = 7и + (а — аг)Ке

Н„= Нм + (a; — a )K.

1155850

Редактор Н. Сильнягина Техред А. Кравчук

Корректор В. Бутяга

Заказ 3395

Тираж 680 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Н(-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4