一种可变角度的光学测量装置和测量方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及光学测量领域，具体涉及光学测距测长领域。
【背景技术】
[0002]目前能远距离测量距离的设备，主要有激光测距仪和望远镜测距仪。前者通过测量光往返于测量设备和被测物体的时间，再应用已知的空气中的光速来计算出测量距离；后者通过在望远镜内安装带刻度的分划板，并根据观察到的常见物体的尺寸和在望远镜内的影像占据的刻度尺寸来按比例估算距离，同时也可估算观察到的其他物体的高度或长度尺寸。由于激光测距仪需要接收反射回来的光，所以被测物体表面需要与测量时发出的光基本垂直，并且其表面要有一定的反光性能。这就限制了其使用范围和操作的便捷性。望远镜测距仪(测距望远镜)需要估计一个目标物的尺寸，并做等比例计算，实际并不能准确测量距离。专利201420808695.1披露一种测量设备，其采用两束固定距离的平行光标定测量物体，并根据测量图像上被测物体与光点距离的比例计算被测物体。采用两束固定距离的平行光标定测量物体并测量物体的方法不能测量被测物与测量点的距离，而且当被测物体与测量方向不垂直时测量偏差较大。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是解决光学测距测长偏差较大，或对测距标的物具有选择性的问题。
[0004]本发明提出了一种可变角度的光学测量装置，含支撑架与激光发射器，激光发射器安装于支撑架上;所述的激光发射器为点光源发射器，所述激光发射器包括第一激光发射器、第二激光发射器、第三激光发射器和第四激光发射器;其中第一激光发射器与第二激光发射器发出的光线相互平行，第三激光发射器与第四激光发射器发出的光线呈一定角度，所述角度的角平分线与第一激光发射器或第二激光发射器发出的光线重合;所述的支撑架的设有安装柱，所述的激光发射器置于安装柱内；所述的安装柱包含第一安装柱、第二安装柱、第三安装柱与第四安装柱;所述的第二安装柱固定在支撑架上，所述的第三安装柱、第四安装柱分别设于以第二安装柱的柱心线为角平分线的可变夹角的活动构件上，第三安装柱与第四安装柱的柱心线以第二安装柱的柱心线为角平分线;所述的第一安装柱与第二安装柱的柱心线相互平行。
[0005]特别的，所述支撑架的架身为长方体形，支撑架上设有导轨、滑块与垫块，导轨与垫块之间的距离小于滑块的宽度尺寸;所述的导轨固定在支撑架的架身上，所述的滑块与导轨匹配，可沿导轨滑动;所述的第一安装柱固定于滑块上。
[0006]特别的，所述支撑架的架身为长方体形，支撑架还包含第五安装柱与第六安装柱；所述的第五安装柱、第六安装柱的柱心线与第一安装柱的柱心线平行并相互间隔有一定距离。
[0007]进一步的，所述的第五安装柱与第六安装柱内还装有第五激光发射器与第六激光发射器;所述的第五激光发射器与第六激光发射器均为点光源激光发射器，其发出的光线均与第一激光发射器发出的光线平行并相互间隔一定距离。
[0008]进一步的，对应各个安装柱还设有若干组调节孔，每一组调节孔均为两个，分别设于对应安装柱侧壁的中部与安装柱侧壁的外端。
[0009]进一步的，所述支撑架的架身设有外部件的连接孔或连接槽。
[0010]进一步的，所述的支撑架背侧还设有刻度尺。
[0011]本发明还提出了一种光学测量方法，包含以下步骤:将激光发射器发射的光线照射到被测物体上，使第三激光发射器与第四激光发射器在被测物体上照射光斑的连线与所需测的线段方向相互平行，再用适当放大倍数并带有分划刻度的望远镜观测被测物体以及在物体上由激光照射形成的光斑，或者用适当焦距的相机拍摄被测物体及其表面上由激光照射形成的光斑，然后通过望远镜中分划板上的刻度测量光斑间距，或直接测量未经编辑变形的照片上的光斑间距;再通过对应的计算方法测算出被测物体的尺寸以及被测物体与激光发射器之间的距离;为清楚的表述计算方法，定义:第二激光发射器与由第二激光发射器发出光线照射在被测物体上光斑的距离为F;第一激光发射器与第二激光发射器发出的激光间距为L;第三激光发射器与第四激光发射器发出的光线所成夹角为2*A，其角平分线与同第一激光发射器或第二激光发射器发出的光线重合;第一激光发射器或第二激光发射器发出光线的垂直面与被测物体表面的夹角为B;经过望远镜的分划板刻度或由未经编辑变形照片上直接测量的:被测物体尺寸为H、第一激光发射器与第二激光发射器的照射光斑间距为a、第三激光发射器与第二激光发射器的照射光斑间距为b、第四激光发射器与第二激光发射器的照射光斑间距为c;所述的计算方法如下:
[0012]①当第一激光发射器或第二激光发射器发出的光束与被测物体基本垂直时，被测物体的实际尺寸为:L*H/a;第三激光发射器与第二激光发射器在被测物体的照射光斑间的实际尺寸为:L*b/a;第二激光发射器与由第二激光发射器发出光线照射在被测物体上光斑的距离为？=(1?3/^)*(^区八；
[0013]②当第一激光发射器或第二激光发射器发出的光束与被测物体不垂直，而是其垂直面与被测物体表面有一定夹角13时，夹角13可以通过0/^ =丨84*(00813+8；[1113打8(4+13))*(sinB+cosB/tgA)公式计算得出;被测物体的实际尺寸为:(L*H/a)/cosB;
[OOM]第三激光发射器与第二激光发射器在被测物体的照射光斑间的实际尺寸为:(L*b/a)/cosB；
[0015]第二激光发射器与由第二激光发射器发出光线照射在被测物体上光斑的距离为F=(L*b/a)*(ctgA+tgB)。
[0016]本发明的有益效果是:
[0017]⑴不仅能够测量被测物与测量点之间的距离、同时还能测量被测物的长度、高度等尺寸以及被测物体与测量方向的夹角。
[0018]⑵可以通过选择与第二激光发射器间距不同的平行光源，以适应不同的被测物体的尺寸。
[0019]⑶支撑架上具有刻度尺，对于读取平行光点之间的实际间距非常方便。
[0020]⑷采用了确定间距的平行光束、以及确定发射角的发射光束对被测物体进行照射、标定，使得测量结果更加准确。
【附图说明】
[0021]附图1为实施例一的结构示意图。
[0022]附图2为实施例二的俯视图。
[0023]附图3为平行光线与被测物体表面垂直情况时的光路示意图。
[0024]附图4为平行光线与被测物体表面不垂直时的光路示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合实施例与附图对本发明做进一步的阐述。
[0026]实施例一
[0027]如图1所示，一种可变角度的光学测量装置，包含支撑架100与激光发射器，所述的激光发射器为点光源激光发射器;所述的支撑架100设有安装柱;所述的安装柱包含第一安装柱200、第二安装柱300、第三安装柱500与第四安装柱400;所述的第二安装柱200固定在支撑架上，所述的第三安装柱500、第四安装柱400分别设于以第二安装柱的柱心线为角平分线的可变夹角的活动构件1200上，活动构件1200通过固定第二安装柱300的固定块900固定，通过活动构件可改变第三安装柱500与第四安装柱之间的夹角；第三安装柱500与第四安装柱400的柱心线以第二安装柱300的柱心线为角平分线，且均在同一平面上；第三安装柱500上设有定位柱1000，第四安装柱上设有活动导块1100，活动导块1100上设有导槽，定位柱1000限位于导槽内；所述的第一安装柱200与第二安装柱300的柱心线相互平行;所述的激光发射器包含第一激光发射器、第二激光发射器、第三激光发射器和第四激光发射器，分别安装于第一安装柱、第二安装柱、第三安装柱与第四安装柱内；其中第一激光发射器与第二激光发射器发出的光线相互平行，第三激光发射器与第四激光发射器发出的光线呈固定角度，所述固定角度的角平分线与第一激光发射器或第二激光发射器发出的光线重合;对应各个安装柱还设有若干组调节孔600，每一组调节孔均为两个，分别设于对应安装柱侧壁的中部与安装柱侧壁的外端，在调节孔可连接调节螺栓，以固定激光发射器且能够对激光发射器的位置进行调整，防止其倾斜;所述的第一安装柱与第二安装柱还设有安装孔700，对应支撑架的架身上设有螺孔，可用匹配规格的螺钉穿过安装孔700并旋紧固定在支撑架上;支撑架的架身还设有外部件的连接孔1500，通过连接孔可以安装相机或其它照片成像的设备;在支撑架背侧还设有刻度尺800，通过刻度尺800可方便的读出第一激光发射器与第二激光发射器之间的间距。
[0028]如图3、图4所示，本发明还提出了一种光学测量方法，包括以下步骤:将激光发射器发射的光线照射到被测物体上，使第三激光发射器与第四激光发射器在被测物体上照射光斑的连线与所需测的线段方向相互平行，再用适当放大倍数并带有分划刻度的望远镜观测被测物体以及在物体上由激光照射形成的光斑，或者用适当焦距的相机拍摄被测物体及其表面上由激光照射形成的光斑，然后通过望远镜中分划板上的刻度测量光斑间距，或直接测量未经编辑变形的照片上的光斑间距;再通过对应的计算方法测算出被测物体的尺寸以及被测物体与激光发射器之间的距