Е.В.Ьвотин, A.Ë.Êåìóðäæèàí, В.Г.Кузнецов, Л.Н.Поляков и П.С.Сологуб. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОФИЛЯ МЕСТНОСТИ, 1

Изобретение относится к устройствам для измерения профиля местности, :по которой перемещается транспортное средство.

Известно устройство для определения профиля поверхности по информации от лазерного высотомера и пассивного микроволнового радиометра, определяющего прочность неровностей по составу почвы и подпочвенного слоя, позволяющее управлять системой подрессоривания танка, или другой машины при движении по пересеченной местности (1J . однако оно не позволяет замерять рельеф поверхности с учетом уклонов местности.

Известно также устройство для измерения профиля грунтовой дороги, содержащее платформу, опорные катки с подрессоренными балансириыми подвесками транспортного средства и датчиками хода катков и перемеще» ний подвесок опорных катков, датчики горизонта, электрически связанные с автоматическим измерительным преобразователем и датчиком пройденного пути, соединенным через интегратор с автоматическим измерителемпреобразователем (2).

Однако погрешность измерения профиля дороги произвольно возрастает при отрыве опорных катков от поверхности дороги. Измерение профиля местности вне дорог с помощью этого устройства практически невозможно.

Целью изобретения является повышение точности. измерения и обеспечение картографирования рельефа местности

Эта цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее подвижную платформу с подрессоренными колесами, датчики хода колес, вычислитель, связанный с датчиками горизонта и интегратором, соединенным с датчиком пути, введены измеритель величины отрыва колес и датчик углового положения сканирующего луча, подключенные через комму-, татор к однОму иэ входов вычислителя, а один из выходов датчика хода колес подключен к !коммутатору непосредственно, а другой - через датчик предельного положения колес.

На фиг. 1 представлена подвижная

2тлатформа,колеса которой контактируют с грунтом;на фиг.2 вЂ” подвижная платформа,у которой некоторые колеса находятся в отрыве от грунта;на фиг.ЗвЂ”

661 235

3 структурная схема устройства для измерения профиля местности;на Фиг.4 работа устройства для картографированйя местности, установленного на подвижной платформе;на Фиг.5 вЂ” структурная схема системы картографирования местности .

Предлагаемое устройство позволяет выполнять картографирование местности, пройденной транспортнйм средством, Измеритель величины отрыва колеса от

:грунта выполнен со сканирующим лу- 10 чом и датчиком его углового положения, причем последний подключен к

" вычйслителю через коммутатор.

Устройство для измерения профи"ля местности, установленное на под- д вижной платформе 1, с подрессоренными колесами 2, состоит из датчиков

3 хода колес, датчиков 4 горизонта, измерителя 5 величины отрыва колеса от грунта, датчика 6 предельного положения колеса, датчика 7 пройденного пути, коммутатора 8, интегратора 9, вычислителя 10 и регистрирующего устройства 11.

Для картографирования местности, пройденной транспортным средством, устройство дополнительно содержит датчик 12 углового положения сканирующего луча измерителя 5. ДатЧикй

3 устанавливаются на подвесках колес„ служат для измерения величины хода

30 колеса и могут быть выполненЫ, например, в виде индуктивных датчиков угла, установленных на платформе 1 и связанных с осью балансира колеса.Датчики 4 служат для измерения текущих 35 углов наклона подвижной платформы.В качеотве этих датчиков может быть применена стандартная гировертикаль.Датчики 5 устанавливаются на подвижной платформе и служат для измерения даль-, О

- -"HocTH до грунта под колесом, находящим- ся в отрыве от, грунта (Фиг.2).Эти датчики могут быть выполнены в виде неконтактных измерителей дальности,на "пример в. виде лазерных дальномеров. 45

Датчик б предельного положенйя колеса определяет момент начала и конца отрыва колеса от грунта. В качестве такого датчика может быть применена пороговая схема (триггер

Шмидта), срабатывакщая при дсстиженйи уровня сигнала от датчиков 3, соответствующего отрыву колеса от грунта. Датчик 7 измеряет пройден ное расстояние и может быть выполнен например, в виде счетчика оборотов, установленного йа оси ведущегО колеса. Коммутатор 8 предназначен для подключения к вычислителю датчиков 3 хода колес, если колеса находятся в безотрывноМ положении или

" " йзмерителя" величины отрыва колеса

5 при отрыве колеса от грунта. Коммутатор 8 может быть выполнен на

" элбктфомагнитных или полупроводнико вых элементах. Интегратор 9 предназ« 66

2 начен для определения высот профиля местности путем решения уравнений (3 и 4) и может быть выполнен в вице суммирующего усилителя с интегрирующей емкостью в цепи обратной связи усилителя. Управление суммированием По входу и переключение начальных условий осуществляется по сигналам от датчика 7 пути и датчика 6 предельного положения колеса. Вычислитель 10 определяет перепады высот неровностей профиля местности между колесами в темпе движения подвижной платформы 1.

Регистрирующее устройство 11 пред назначено для записи координат профиля местности (высота, пройденный путь) на чувствительную пленку в процессе перемещения подвижной платформы по поверхности.

Датчик 12 служит для измерения углового положения сканирующего луча и выделейия зоны просмотра под провисшим колесом, Он может быть выполнен, например, по счетному принципу и состоит из датчика начального положения сканирующего луча дальномера, задающего генератора импульсов, счетчика и логической схемы выделения команд.

При беэотрывном положении колес (фиг. 1) с поверхностью перепад .высот неровностей рельефа ЬЙмежду колесами определяется иэ соотношения дИ Ып(d. +Ч 1-ЫиЧ -R sin(А +Ч1, (1)

1 3 гдето;- радиус балансира 1-го колеса; сА. - угол наклона балансираi- го

1 колеса относительно платформы;

Ч- текущий наклон платформы в вертикально-продольной плоскости;

6- расстояние между точками крепления подвески к платформе.

При движении платформы по пересеченной местности неизбежен отрыв

Колес от поверхности, а следователь» ио, неизбежна потеря информации о профиле поверхности, расположенной под оторванным колесом. Перепад вы" сот неровностей (фиг. 2) при отрыве

Колеса от грунта определяется из соотношения аЬ =ЬсозЧ-ЕэюЧ-R cos(ch +9l-„гсоэ ф) где - дальность до профиля поверхности, измеряемая измерителем величины отрава колеса от грунта;

Г - радиус колеса.

Высота профиля местности, отсчитываемая от горизонтального уровня, определяется иэ соотношения з

Н ° ьЙ "вЂ” аЪйч. (М ниц

О если колеса находятся в безотрывном положении, и из соотношения

В (H-H„ „< Ь1 рай%, (4). о

1235 если колесо оторвалось от поверхности где Ь) ниц- перепад высот неровностей рельефа между колесами в момент начала движения подвижной платформы, который определяется из уравнения (1);

Н„сч - высота профиля местности s момент начала отрыва колеса от поверхности, которая определяется из уравнения (3);6 вЂ” пройденное расстояние.

При картографировании местности (фиг. 4) перепад высот неровностей в вертикально-поперечной плоскости определяется по следующему соотно,шению: ьИ =d cos(V g )-bcos Y+as nVк (5) вЂ” 3R„sin (oL,+Y) r )совЧ ; где Q вЂ” текущий угол наклона пЛатформы в вертикально-поперечной плос,кости; текущий угол наклона луча в вертикально-поперечной плоскости; 3- возвышение измерителя величины отрыва колеса от грунта над уровнем заделки балансира переднего колеса;

О - смещение измерителя величины отрыва колеса от грунта относительно середины переднего колеса в поперечном направлении; б - наклонное расстояние до ре-

1 дьефа местности, измеренное в вертикальной плоскости.

Сканирование луча производится таким образом, что одно иэ крайних его положений соответствует положению, в котором он должен находиться при отрыве колеса. Поэтому, еслив процессе картографирования происходит отрыв колеса от грунта, то перепады высот неровностей

s поперечной плоскости производится по выражению

à h p =d;cos (+(„1-cocos(go+9), (6) где б вЂ” дальность, измеренная иэмеО рителем величины отрыва колеса от грунта, в момент времени, когда луч находится в крайнем положении - угол установки луча в крайго нем положении, соответствующем отрыву колеса от грунта.

За положительное направление принят, наклон платформы на левый борт, а за положительное направление Ч- наклон платформы на корму.

Рассмотрим работу системы для изме, рения профиля местности в двух возможных режимах: с учетом и беэ учета отрыва колеса от грунта. В первом случае, когда колесо находится в контакте с грунтом, в вычислитель 10 непрерывно поступает инфор«

"мация от датчика 4 и через кою утатор 8 - от датчиков хода колес 3.

В вычислителе по Уравнению (1) определяется перепад высот неровностей и вырабатывается электрический.

6 сигнал, пропорциональный h. Й, кото рый далее поступает на один иэ входов интегратора 9. На другой его вход подается сигнал от датчика 7. С выхода интегратора сигнал, вычисленный по формуле (3) и пропорциональный высоте рельефа местности, поступает на устройство ll на котором записывается во времени рельеф местности и пройденное расстояние на пленку.

Во втором случае, когда колесо отрывается от грунта, информация в вычислитель поступает не от датчика 3, а от измерителя 5 величины отрыва колеса от грунта. Момент отрыва колеса от грунта фиксируется датчиком 6 по информации, поступающей от датчика 3, а отключает ся датчик 3 хода колеса и подключается измеритель 5 к вычислителю 10 коммутатором 8 по сигналу от датчика

20 предельного положения колеса.

Вычислитель по формуле (2) определяет перепад высот неровностей рельефа и вырабатывает сигнал, пропорциональный h8, который постуЯ ет s интегратор 9.

В интеграторе высота рельефа вычисляется по формуле (4) . Переход работы вычислителя с первого режима (колеса без отрыва от грунта)

30 на второй (колеса оторваны от грунта) происходит по командам, поступающим из коммутатора 8. Далее ра-: бота устройства аналогична йервому случаю.

Устройство при картографировании местности работает следующим образом;

Во-первых, измеряется рельеф местности, по которому движется платфор ма. Работа устройства в этом режиме описана выше. Во«вторых, при картографировании рельефа местности луч измерителя величины отрыва колеса от грунта совершает сканирование в вертикально-поперечной плоскости

45 (фиг. 4). В процессе сканирования этого луча измеряется дальность до рельефа местности И1 в поперечном направлении и угол наклона этого луча ;.iIa основании этих данных и данных, р» поступающих с датчиков 4 и 3, в вычислителе по формуле (5) определяется перепад .рельефа местности Я

За один сканияг луча измеряется разрез местности в поперечном направ @ лении. ПроФилЬ местности определяется за счет развертки по движению, получаемой при перемещении платформы °

Информация от датчика 7 пути, датчика 12 и измерителя 5, а также

60 результаты обработки в вычислителе

10 по формулам (l, 2, 3, 4, 5, и d) поступают s регистрирующее устройство 11, где происходит их запись на чувствительную пленку. В результате

65 обработки этой информации строится

661235

Формула изобретения

У иг. 3

Составитель Б.Поставнин, Тех Щ; И. Петко, Корректор ОЛов88csая, Тираж 865 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретенйй и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. ф

Редактор О.Филиппова

Заказ 2420/34

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4 карта местности в окрестности трассы, пройденной транспортным средством. Устройство для измерения профиля местности, содержащее датчик хода колес, датчик горизонта, подключенный через вычислитель к интегратору и датчик пройденного пути, один из выходов которого непосредственно подключен к регистратору, а другой выход - к нему через интегратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений и обеспечения картографирования, в него введены измеритель величины отрыва колес и датчик углового t положения сканирующего луча, подключенные через коммутатор к одному

1 из входов вычислителя, один из выходов датчика хода колес подключен к коммутатору непосредствЕнно, а другой вЂ” через датчик предельного положения колеса.

10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3625303 кл. 180-240,2 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 487299, кл. 601 С 7/04, 1973.

Устройство для измерения профиля местности

Измерительное устройство прибора для контроля проводников жесткой шахтной армировки // 569850

Устройство для дистанционной записи профиля боковых пород и замера мощности выработанного пространства // 552508

Устройство для автоматического контроля и управления движением проходческого щита // 388196

Способ геодезической установки магнитны: // 371428

Устройстсо для автол\атичнекого контроля и управления движением проходческогощита // 310111

Прибор для записи профиля почвы в многолетних // 295962

Устройство для измерения неэлектрических величин // 268208

Бкб-гко-гг-л // 187323

Патент 159298 // 159298

Лазерный профилограф // 2227898

Изобретение относится к строительной технике, в частности к устройствам для измерения макро- и микропрофилей мелиоративных, дорожных и других строительных объектов

Устройство для проведения топографической съёмки местности // 2251074

Изобретение относится к области геодезии, а именно к устройствам для проведения геодезической съемки местности с использованием электронных тахеометров, и может быть использовано в труднодоступных частях проездов и автомагистралей с интенсивным движением

Способ определения площади рельефа // 2255357

Изобретение относится к геодезии и может быть использовано в процессе кадастрового учета земель со сложным рельефом

Способ определения координат точек объекта // 2063610

Изобретение относится к измерительной технике и может быте использовано в геодезии и горном деле для решения маркшейдерских задач, связанных с определением координат точек объекта

Самописец профилографа // 800636

Способ разбивки геодезического обоснования топографической съемки земной поверхности // 1520337

Лазерный профилограф // 1707473

Изобретение относится к устройствам для измерения профиля мелиоративных, дорожных , и других объектов, Излучатель 1 устанавливается из измеряемой местности, фотоприемн 1к.2 с индикатором 3 размещается на узле 4 вертикалы,ого перемещения, установленном на самоходной тележке 5

Способ трассирования наносов // 1788434

Способ определения неровности поверхности дорожного полотна // 2509978

Изобретение относится к области геодезического контроля в дорожно-строительной отрасли. В способе определения неровности поверхности покрытия дорожного полотна измеряют просветы под трехметровой рейкой и согласно изобретению устанавливают наземный лазерный сканер на станции на контролируемом участке дорожного полотна. Выполняют сканирование участка дорожного полотна со станции, в результате чего определяют координаты точек отражения лазерного луча от поверхности дорожного полотна; получают скан, выполняют вышеупомянутые действия на станциях, расположенных через 20-50 м вдоль оси дороги. Потом передают результаты сканирования (сканы) в ПЭВМ и с помощью специальной компьютерной программы регистрируют в ней сканы со всех станций и получают цифровую точечную трёхмерную (3D) модель поверхности дорожного полотна, передают цифровую точечную трёхмерную (3D) модель поверхности дорожного полотна в специальную компьютерную программу и получают цифровую векторную трёхмерную (3D) модель поверхности дорожного полотна, в этой же программе виртуально моделируют вышеупомянутую трехметровую рейку и прикладывают ее к полученной цифровой векторной трехмерной (3D) модели поверхности дорожного полотна, поочередно и непрерывно вдоль запланированного направления, причем эта рейка должна соприкасаться с поверхностью дорожного полотна в двух крайних точках, каждый раз определяют просветы между виртуальной трёхметровой рейкой и цифровой векторной трехмерной (3D) моделью поверхности дорожного полотна через заданные интервалы вдоль рейки и вычисляют неровность поверхности покрытия дорожного полотна по формуле. Технический результат - определение достоверных и точных значений геометрических параметров поверхности дорожного полотна с применением наземного лазерного сканера. 2 ил.

Способ дистанционного определения экспозиции склона в контрольных точках лавинного очага с использованием лазерного дальномера // 2515083

Изобретение относится к области метеорологии и гляциологии и может быть использовано при определении толщины снежного покрова на склонах для прогноза лавинной опасности и определения снегонакопления в горах. Согласно заявленному способу с помощью лазерного дальномера, размещенного в долине, определяют расстояние до контрольной точки на склоне (L1), азимут (А1) и угол зондирования (β). Затем, сместив зондирующий луч на некоторое расстояние АВ по горизонтали влево или вправо, определяют расстояние (L2) до произвольной вспомогательной точки на склоне и азимут зондирования этой точки (А2). После этого из проекции на горизонтальную плоскость величин L1, L2 и АВ, образующих треугольник с соответствующими им сторонами b, а и с, определяют угол α между проекциями отрезков L1 и L2 на горизонтальную плоскость и по данному углу и проекциям сторон L1 и L2 находят истинное значение проекции АВ и углы φ и γ, образованные соответственно на стыке проекций отрезков L1 и L2 с проекцией отрезка АВ. Затем определяют экспозицию склона через азимут зондирования контрольной точки на склоне, либо через азимут зондирования произвольной вспомогательной точки на склоне или через азимут зондирования произвольной вспомогательной точки на склоне. Технический результат - повышение точности дистанционного измерения экспозиции склона. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.