数字式轨迹测绘仪制造技术

本实用新型专利技术为测绘地面轨迹的仪器。一对左右轮子中的每个轮子各具有一紧固有调制盘的转动轴，调制盘上沿圆周均布有多个小孔，在每个调制盘的一侧设有一光电发射管、其对侧设有一光电接受管，每个光电接受管的输出端与模拟－数字信号转换单元的输入端相连，该模－数字信号转换单元的输出端与单片机中央控制单元的输入端相连。优点：可测绘任何形状的轨迹，精度高；可与计算机连接，进行数据交换，现场出图；适应性好，使用方便，操作简单。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术为一种测绘地面轨迹的仪器。现有的测量地面轨迹的装置，是采用两轮连动的小车，用机械数码表或光电数码盘测量滚轮所走过的距离。其缺点是仅能测量直线距离，不能测量曲线轨迹。因此对现场多点目标相对位置的测绘，只能通过手工测量得到现场有关数据以后，按一定的比例进行计算，再绘制现场图。这种办法效率较低，人工参与较多，误差较大，特别是对曲线轨迹，手工绘制的准确性得不到保证。本技术的目的就在于克服现有技术的缺点，提供一种能在交通事故现场或其它测绘现场中快速、准确、科学地获取各种轨迹、多个目标位置和其它各种数据，通过计算机绘出现场图的数字式轨迹测绘仪，以解决现场轨迹的快速、自动测绘问题，改变传统低效的皮尺测量、手工绘制现场图的方法，缩短现场勘测时间，大幅度提高工作效率。本技术的结构是一辆具有两个或两个以上轮子的手推(拉)车中，一对左右轮子中的每个轮子各具有一转动轴，左轮的左转动轴上紧固有与该轴垂直的左调制盘、右轮的右转动轴也紧固有与该轴垂直的右调制盘，每个调制盘上沿圆周均布有多个小孔，在每个调制盘的一侧设有一光电发射管、其对侧设有一光电接受管，每个光电接受管的输出端与一个模拟-数字信号转换单元的输入端相连，该模拟-数字信号转换单元的输出端与单片机中央控制单元的输入端相连。所说光电发射管和光电接受管可以为红外线的，也可以为可见光的，但最好为红外线的。调制盘上沿圆周均布的小孔最好为50～100个方形孔，具体数量根据测绘的分辨率而定。模拟-数字信号转换单元、单片机中央控制单元以及它们之间的连接关系都是已有技术，为本专业的普通技术人员所知。本技术采用两轮轴分离的滚轮车沿地面轨迹运行，用光电测量技术实时采集两边轮的运行距离，通过实时数据处理，得出运行轨迹每一点的方位及坐标位置等数据。单片机能够智能化控制前端进行数据采集、预处理、显示、暂存储、数据传输，经RS232串行通讯，最后可由计算机自动进行图形处理、现场出图及数据库存档。本技术的工作原理根据目标识别上的四象限定位原理，通过两边轮的四路光电探测信号精确获取轨迹测量点在二维平面上的方位信息，由单片机和计算机对采集数据按数学理论公式进行计算，再进行图形处理，得到现场勘测图。见附图说明图1，通过左右两边轮A和B在采样频率内采集的轨迹A1A2A3A4A5和B1B2B3B4B5的长度，可推算出轨迹中心线O1O2O3O4O5的形状和总长度。见图2，轨迹测绘仪由位置0到位置1，其方位是由两边轮A和B所决定，用两边轮的中点C来进行表示。假如在任一位置C0，知道其坐标为(x0，y0)，方位角为α1。当轨迹仪运动到下一位置C1时，边轮A和边轮B的运行长度a，b由仪器通过光电方法检测出来。由此就可以计算出C1的坐标点(x1,y1)以及方位角a2。如果将C0到C1的距离取得较短(也就是采样频率较高)，就可以认为轨迹仪在这两点之间的运行是一段以O点为圆心的圆弧，即有以下关系(r+D)·β=ar·β=b式中f为圆心O到边轮B的距离，D为两边轮之间的距离，B为由C0到C1所旋转的角度，用弧度表示，a、b分别为两边轮运行的距离。由以上两式可以得到；r=D·ba-b]]>β=a-bD]]>同时有α2=αl+βC0到C1的距离c为c=2·(r+D2)·sin(β2)]]>=a+bβ·sin(β2)]]>C0C1与X轴的夹角为δδ=(π2-β2)-(π2-α2)]]>=α2-β2]]>=α1+β2]]>即可得出C1点的坐标x1=x0+d·cosδ]]>=x0-a+bβ·sin(β2)·cos(α1+β2)]]>y1=y0-d·sinδ]]>=y0-a+bβ·sin(β2)·sin(α1+β2)]]>假如轨迹测绘仪所运行的是一直线，即β=0，则以上公式变为x1=x0+a+b2cos(α1)]]>y1=y0-a+b2sin(α1)]]>通过以上推导，可以得出以下结论当轨迹仪运行的不是直线，即a≠b时，轨迹仪下一点的坐标和方位角为β=a-bD----α2=α1+β]]>x1=x0+a+bβ·sin(β2)·cos(a1+β2)]]>y1=y0-a+bβ·sin(β2)·sin(α1+β2)]]>当轨迹仪运行的是一条直线，即a=b时，轨迹仪下一点的坐标和方位角为β=0α2=α1x1=x0+a+b2cos(α1)]]>y1=y0-a-b2sin(α1)]]>通过以上公式就可以计算得到轨迹仪在运行过程中任一点的坐标位置和方位角。本专利技术的优点和积极效果是1可测试任何形状的轨迹；2可实时显示轨迹的长度；3可一次测量多个轨迹；4可记录并显示每个轨迹的形状、长度和方位；5可实时显示测试中的速度；6精度高，长度可精确到5mm，方位角可精确到至少3°以下；7可单独使用，也可与计算机连接，进行数据交换，实现数据的自动永久储存；8计算机自动进行标准图处理，现场出图，数据由计算机永久保存，便于事后检索查询；9计算机的系统软件功能强大，界面友好，可对轨迹进行多项分析处理；10适应性好，可用于任何状况的路面，也可在任何气候条件下使用；11使用方便，操作简单，后端的出图处理由计算机全自动进行，不需要人工干预。以上功能是目前任何现场测绘仪器所无法同时具备的。由于本专利技术具有以上主要功能，因此可以广泛应用于交通事故、地质勘探、建筑以及其它地面目标的现场图测绘。代替传统的皮尺量测、手工绘制现场图的方法，可以大幅度提高现场测绘的效率和速度，测绘精度也得到较好的保证。在现场测绘方面具有较高的实用价值。图1和图2为本技术的测绘数学原理示意图。图3为实施例的机械结构示意图，其中(1)为左视图，(2)为主视图，(3)为控制盒部分4的A向视图。图4为实施例中滚轮车部分的结构示意图，其中(1)为主视剖面图，(2)为右视图(带局部剖面)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字式轨迹测绘仪，其特征是一辆具有两个或两个以上轮子的手推（拉）车中，一对左右轮子中的每个轮子各具有一转动轴，左轮的左转动轴上紧固有与该轴垂直的左调制盘、右轮的右转动轴也紧固有与该轴垂直的右调制盘，每个调制盘上沿圆周均布有多个小孔，在每个调制盘的一侧设有一光电发射管、其对侧设有一光电接受管，每个光电接受管的输出端与一个模拟一数字信号转换单元的输入端相连，该模拟一数字信号转换单元的输出端与单片机中央控制单元的输入端相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文运，唐福萍，程进，陈宇红，浦恩超，
申请(专利权)人：云南省道路交通管理科学技术研究所，昆明物理研究所，
类型：实用新型
国别省市：53[中国|云南]