本實用新型涉及一種與全站儀交互的自動錨點標識小車。
背景技術：
全站儀，全稱全站式電子速距儀，是一種集經(jīng)緯儀、電子測距儀(EDM，Electronic Distance Measuring Device)外部計算機軟件系統(tǒng)為一體的現(xiàn)代光學電子測量儀器。由于它可以在一個站位完成水平角、垂直角、距離、高差測量的全部測量工作，故得其名。
現(xiàn)代的一些全站儀已達到了可遠程控制的自動化程度，這就消除了為儀器操作者配備一名扶持反射棱鏡的助手的必要。操作者可以在測量點自己扶持反射物的同時，遠程操作儀器。通過全站儀可以直接測得觀測點至觀測目標之間角度差值與距離，據(jù)此通過三角學的換算關系可以計算出觀測目標的坐標或觀測點相對于已知點的位置。這些經(jīng)緯儀部分的觀測數(shù)據(jù)下載至計算機軟件程序后，可以自動生成目標地區(qū)測繪圖。一些全站儀留有GPS系統(tǒng)系統(tǒng)的接口可供拓展，此兩者結合之后可以互通所長(GPS系統(tǒng)不需要觀測點與觀測對象之間的視線通暢以及兩個以上的已知點作為參考，而全站儀可以提供水平面測量的精度)。目前在海洋工程學的研究中，科研單位用海洋深水池來進行研究時常需要在假底上進行對預定坐標處點的標記，現(xiàn)有的在海洋深水池假底標記坐標常采用的一種為利用在假底中心設置的坐標系，通過皮尺測量的方法確定目標點的位置并用筆標記在假底上。這樣的辦法的缺點主要有三個：第一，由于實驗條件，假底并非絕對平面，所以在某些位置會有一定量的積水，這使得記號筆標記起來效果不好，甚至出現(xiàn)坐標模糊、偏移；第二，確定點的位置需要大量人力，浪費時間且效率低下；第三，由于長期使用，皮尺會被拉長，導致測量很不精確。
技術實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的在于提供一種與全站儀交互的自動錨點標識小車，能夠解決人工標定工作量大的問題。
為解決上述問題，本實用新型提供一種與全站儀交互的自動錨點標識小車，包括：
所述自動錨點標識小車包括車體、設置于所述車體頂部的車載徠卡棱鏡、設置于所述車體底部的輪體和設置于所述車體上的標識彈射系統(tǒng)、設置于所述車體內(nèi)的單片機和所述單片機連接的信號接收裝置，
所述單片機分別與車載徠卡棱鏡、輪體和標識彈射系統(tǒng)連接，所述單片機通過所述信號接收裝置與所述全站儀交互，接收全站儀的坐標信息，根據(jù)所述坐標信息控制所述輪體自動移動到相應到坐標點處，并在所述坐標點處控制所述標識彈射系統(tǒng)自動精確投下標識。
進一步的，在上述自動錨點標識小車中，所述輪體包括：
四個輪子、分別與所述四個輪子連接的舵機組，所述舵機組還與所述單片機連接。
進一步的，在上述自動錨點標識小車中，所述車載徠卡棱鏡與小車保持垂直。
進一步的，在上述自動錨點標識小車中，所述標識為磁鐵。
進一步的，在上述自動錨點標識小車中，所述標識彈射系統(tǒng)內(nèi)部有彈射結構和與所述彈射結構連接的磁鐵塊。
進一步的，在上述自動錨點標識小車中，所述車體內(nèi)還設置有與所述單片機連接的方向傳感器。
進一步的，在上述自動錨點標識小車中，所述車體內(nèi)還設置有與所述單片機連接的紅外傳感器。
進一步的，在上述自動錨點標識小車中，所述車體內(nèi)還設置有與所述單片機連接的電池。
進一步的，在上述自動錨點標識小車中，所述單片機包括PID控制器。
與現(xiàn)有技術相比，本實用新型包括自動錨點標識小車和全站儀，其中，所述自動錨點標識小車包括車體、設置于所述車體頂部的車載徠卡棱鏡、設置于所述車體底部的輪體和設置于所述車體上的標識彈射系統(tǒng)、設置于所述車體內(nèi)的單片機和所述單片機連接的信號接收裝置，所述單片機分別與車載徠卡棱鏡、輪體和標識彈射系統(tǒng)連接，所述單片機通過所述信號接收裝置與所述全站儀交互。本實用新型采用全站儀配合棱鏡的方法確定坐標，結合實際情況，可減小人工設計計算的誤差，同時操作難度小，避免了繁雜的計算。
附圖說明
圖1是本實用新型一實施例的與全站儀交互的自動錨點標識小車的工作原理圖。
具體實施方式
為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。
如圖1所示，本實用新型提供一種與全站儀交互的自動錨點標識小車，包括自動錨點標識小車和全站儀4，其中，
所述自動錨點標識小車包括車體1、設置于所述車體頂部的車載徠卡棱鏡2、設置于所述車體底部的輪體和設置于所述車體上的標識彈射系統(tǒng)3、設置于所述車體內(nèi)的單片機和所述單片機連接的信號接收裝置，
所述單片機分別與車載徠卡棱鏡、輪體和標識彈射系統(tǒng)連接，所述單片機通過所述信號接收裝置與所述全站儀交互，接收全站儀的坐標信息，根據(jù)所述坐標信息控制所述輪體自動移動到相應到坐標點處，并在所述坐標點處控制所述標識彈射系統(tǒng)自動精確投下標識。在此，標識彈射系統(tǒng)能夠在小車到達目標點之后實現(xiàn)精確投放點標的功能。全站儀具有形成坐標的功能，在錨點所在的平面內(nèi)，形成方向與坐標。車載徠卡棱鏡搭配全站儀使用，可反射全站儀射出的激光，從而標定初始坐標，車載徠卡棱鏡具有三百六十度接收激光的能力，在小車上可以很容易地接收到全站儀的激光，方便小車自行計算并修改可行路徑。之后使用智能小車自動行駛至錨點處，投放點標。信號接收裝置用于接收全站儀發(fā)出的坐標信號，小車上的單片機程序自動分析，并發(fā)出指令使小車移動。四輪全回轉(zhuǎn)小車能夠在接收信號后立即原地調(diào)整方向。
優(yōu)選的，所述輪體包括：四個輪子、分別與所述四個輪子連接的舵機組，所述舵機組還與所述單片機連接。所述自動錨點標識小車的四個輪子，可由舵機組控制分別轉(zhuǎn)向，實現(xiàn)全回轉(zhuǎn)功能，可精確指認目標點位置以及相對方向。
優(yōu)選的，所述車載徠卡棱鏡與小車保持垂直，將傾斜角引起的誤差降至最低。
優(yōu)選的，所述標識為磁鐵。
優(yōu)選的，所述標識彈射系統(tǒng)內(nèi)部有彈射結構和與所述彈射結構連接的磁鐵塊。在此，標識彈射系統(tǒng)由彈射結構和小磁鐵組成，在小車到達錨點位置時，由信號裝置接收信號，單片機分析，通過所述單片機發(fā)出指令控制開啟所述彈射結構開始工作，將磁鐵放置于工作平臺上預定的錨點坐標處作為標記，由于深海實驗研究綜合平臺是由鐵板鋪成，因此磁鐵可以很好地貼合地面，可以在磁鐵外表進行涂色，使其更加顯眼，方便辨識。
優(yōu)選的，所述車體內(nèi)還設置有與所述單片機連接的方向傳感器，能夠更精確地控制所述自動錨點標識小車的移動方向。
優(yōu)選的，所述車體內(nèi)還設置有與所述單片機連接的紅外傳感器，所述單片機紅外傳感器獲取當前路況，并根據(jù)所述當前路況合理選擇移動路徑，實現(xiàn)所述自動錨點標識小車的蔽障功能。
優(yōu)選的，所述車體內(nèi)還設置有與所述單片機連接的電池，用于為所述自動錨點標識小車的各個組成部件持續(xù)供電。
優(yōu)選的，所述單片機包括PID控制器，PID控制的基礎是比例控制；積分控制可消除穩(wěn)態(tài)誤差，但可能增加超調(diào)；微分控制可加快大慣性系統(tǒng)響應速度以及減弱超調(diào)趨勢。PID控制器(比例-積分-微分控制器)是一個在工業(yè)控制應用中常見的反饋回路部件，由比例單元P、積分單元I和微分單元D組成。PID控制的基礎是比例控制；積分控制可消除穩(wěn)態(tài)誤差，但可能增加超調(diào)；微分控制可加快大慣性系統(tǒng)響應速度以及減弱超調(diào)趨勢。這個理論和應用的關鍵是，做出正確的測量和比較后，如何才能更好地糾正系統(tǒng)。PID(比例(proportion)、積分(integral)、導數(shù)(derivative))控制器作為最早實用化的控制器已有近百年歷史，現(xiàn)在仍然是應用最廣泛的工業(yè)控制器。PID控制器簡單易懂，使用中不需精確的系統(tǒng)模型等先決條件，因而成為應用最為廣泛的控制器。在小車行進過程中，時刻接收信號，并根據(jù)路況，單片機運用PID控制系統(tǒng)，計算出當前可行路徑，最后精準到達錨點位置。
上述與全站儀交互的自動錨點標識小車的使用方法如下：
使用PID控制系統(tǒng)。首先將全站儀固定在錨點所在平面的一個固定點O。打開全站儀，使用全站儀上的調(diào)節(jié)旋鈕將全站儀調(diào)節(jié)水平，之后選擇全站儀的坐標繪制功能，在錨點所在平面內(nèi)繪制坐標系XOY，坐標方向為東南西北兩個垂直的方向。之后將小車放入錨點所在平面的一點A。此時全站儀開始自動旋轉(zhuǎn)尋找小車及車載徠卡棱鏡。當全站儀尋找到小車后，測得小車此時的坐標A(x1,y1)。下一步，小車開始沿著自身正向行駛到另一點B，全站儀始終跟隨小車上的棱鏡，測得小車運動后的坐標(x2,y2)。根據(jù)這兩點坐標，小車計算出它目前在XOY坐標系下的方向向量i＝。在小車確定方向后，全站儀將錨點坐標0’發(fā)送給小車。則此時小車計算出自身方向與i與BO’夾角θ，則之后小車通過判斷與0的大小關系進行逆時針或順時針轉(zhuǎn)向：大于等于零則順時針轉(zhuǎn)向，反之，逆時針轉(zhuǎn)向。在轉(zhuǎn)過θ后小車沿著自身方向行走，直到走到錨點，此時經(jīng)由全站儀測得的小車坐標為(x0,y0)。在理想情況下，即平臺為平面，無坑坑洼洼，小車轉(zhuǎn)向精確，只需轉(zhuǎn)向一次則可到達錨點。但是在實際的平臺上小車的轉(zhuǎn)向精度以及平臺的起伏會對小車行走造成誤差。而且考慮到小車自身有通過紅外壁障的功能，小車在行走的過程中除了進行蔽障運算以外，小車將持續(xù)進行上述轉(zhuǎn)向計算。持續(xù)的轉(zhuǎn)向計算以及轉(zhuǎn)向，相當于一種回歸，使小車在現(xiàn)實環(huán)境下能夠一步一步縮小環(huán)境帶來的誤差，最終到達錨點的位置。最后在到達錨點坐標之后，小車將投下點標。
本實用新型包括一個自動錨點標識小車與一臺全站儀，自動錨點標識小車有蔽障，走向指定坐標，畫錨點等功能，通過全站儀的定位，測繪功能，與其交互，使機器人到達所需畫錨點的點并精確鎖定錨點，能夠解決在深水池畫錨點的過程中人工錨點的較大誤差和人工錨點的費時費力的問題，可應用于海洋深水實驗室進行機械畫錨點的工作，并可以推廣到其他需要定點放樣的領域。
綜上所述，本實用新型的克服了現(xiàn)有技術中存在的問題，第一，具有節(jié)省人力的特點，改進后該項工作僅有一到兩個人便可完成，而且速度比人工快很多。第二，將標記從筆畫變?yōu)榇盆F，適應鐵芯假底，可以盡可能避免標記偏移。第三，定位精確，小車加機械臂放置信標方法不會隨時間推移而產(chǎn)生誤差，而且計算機計算路徑，誤差較小。
與現(xiàn)有技術相比，本實用新型有如下優(yōu)點：
1.采用全站儀配合棱鏡的方法確定坐標，結合實際情況，可減小人工設計計算的誤差，同時操作難度小，避免了繁雜的計算。
2.投射磁鐵作為標記，相比傳統(tǒng)的記號筆進行標記更為精準。
3.小車自行精確錨點標識，減小了人工錨點帶來的誤差，實現(xiàn)了機械化。
本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
顯然，本領域的技術人員可以對實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包括這些改動和變型在內(nèi)。