基于数学函数图像绘制方法进行山体滑坡预测的装置

摘要

本发明公开了基于数学函数图像绘制方法进行山体滑坡预测的装置，主要涉及数学图像绘制领域。包括绘制箱体和设置在绘制箱体内的绘制装置，所述绘制装置包括光束发射器和光电感应板；所述绘制箱体上横向贯通设有透镜；所述光束发射器和光线感应板均设置在绘制箱体的内部，所述光线感应板与计算机的函数图像采集系统通过有线信号或无线信号相连接传输。本发明的有益效果在于：能够很方便的将山体数学函数形状图形绘制得出，使得工作人员能够根据所绘制的函数图像来分析山体某一段函数图像切线斜率的变化，来判断山体是否具备滑坡的危险，进而能够及时对山体上存在滑坡危险的山体层面进行具体的勘探调查。

说明书

技术领域

本发明涉及数学图像绘制领域，具体是基于数学函数图像绘制方法进行山体滑坡预测的装置。

背景技术

在我们日常生活的环境中，有许多的人们生活在丘陵或者是山脉地区，这就使得对人们居住生活的地区的上体进行地质勘探，进而判断人们生活所处在的山体对人们的安全是否造成影响。对于地质勘探而言，山体的常见危害在于滑坡和泥石流对人们造成的危害，但是常见的对于山体的地质勘探在于对山体的地质组成和植被的覆盖情况，一些山体在发生滑坡现象时，其土层松动较为明显或者出现大规模土层下滑的现象，使得工作人员在进行勘探时，能够轻松的识别所勘探的山体是否为危险的山体。在数学函数图形的绘制中，根据所绘制的函数图形，能够直观的表现出所绘制函数在某一x的点上所表达的y的值，根据所选择x的值以及其前后y跟随x的变化，即切线斜率的变化情况，来反应所选择的一端函数图像的倾斜程度；对于山体而言，绘制山体整体形状的函数曲线图，能够直观的反应出所测量的山体在一段水平距离上的垂直高度上的变化，即将山体水平方向上的距离变化作为x(自变量)，将山体垂直方向上的高度变化作为y(因变量)，进而直观反应所选某一点的切线斜率，进而判断出在山体的一端距离内，其是否具有滑坡的危险，进而对山体进行实时监测。

基于上述问题，需要设计基于数学函数图像绘制方法进行山体滑坡预测的装置，能够很方便的将山体数学函数形状图形绘制得出，使得工作人员能够根据所绘制的函数图像来分析山体某一段函数图像切线斜率的变化，来判断山体是否具备滑坡的危险，进而能够及时对山体上存在滑坡危险的山体层面进行具体的勘探调查。

发明内容

本发明的目的在于提供基于数学函数图像绘制方法进行山体滑坡预测的装置，它能够方便的将山体函数图像曲线绘制出来，进而使工作人员能够根据所绘制的山体函数图像曲线，来判断将要勘探的的山体哪里是滑坡危险地段，且所绘制的山体函数图像曲线的精度高，使得最后绘制的图像曲线具有严谨的证明山体在某一段上切线斜率的大小，进而更方便工作人员进行勘探工作。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

基于数学函数图像绘制方法进行山体滑坡预测的装置，其特征在于：包括绘制箱体和设置在绘制箱体内的绘制装置，所述绘制装置包括光束发射器和光电感应板；所述光电感应板是由多个等间距的光敏元件整齐排列组成；所述绘制箱体上横向贯通设有透镜；所述光束发射器和光线感应板均设置在绘制箱体的内部，所述光线感应板与计算机的函数图像采集系统通过有线信号或无线信号相连接传输；所述光束发射器下端设有万向旋转装置，所述绘制箱体能够以万向旋转装置为圆心万向旋转；还包括与绘制箱体相连接的自动横向旋转装置和竖直方向调节装置。

所述万向旋转装置为万向球，所述绘制箱体的底面上设有与万向球相配合的弧面球槽，所述光束发射器可拆卸固定设置在万向球的球面上。

所述自动横向旋转装置为伺服电机，所述伺服电机的输出轴连接有减速器，所述减速器的输出轴固定连接有连接杆，所述连接杆为伸缩杆，所述连接杆的另一端铰接在绘制箱体的底面上。

所述伺服电机的底面上设有支撑杆架，所述支撑杆架与万向球下端轴心之间通过C型连杆固定连接。

所述连接杆的伸缩端处设有竖直方向调节装置，所述竖直方向调节装置包括粗螺旋调节机构和细螺旋调节机构，所述粗螺旋调节机构和细螺旋调节机构均设置在连接杆的伸缩端处，用于调节连接杆伸缩端处伸缩的长度。

所述自动横向旋转装置上设置有角度测量装置，所述角度测量装置包括角度刻度盘和角度标注盘，所述角度刻度盘固定设置在减速器的输出端面上，所述角度标注盘固定设置在减速器输出轴的轴面上。

所述支撑杆架的下端连接有三角支撑架。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：

本装置上设置有万向调节装置，能够在绘制山体函数图像曲线时，其绘制的角度更大，能够保障所绘制山体函数图像曲线的连贯性。在横向旋转上，使用自动横向旋转装置作为驱动来源，优选伺服电机，使装置在横向上单位时间内的旋转角度相等，使得绘制者不需要控制横向上的装置移动，进而保障全神贯注去控制竖直方向上的变化；在竖直方向上选择精细的螺旋机构，保障绘制者在操作竖直方向调节装置带动绘制箱体上下移动时，使递进的高度小，保障绘制图像的精确程度。

附图说明

附图1是本发明整体结构示意图。

附图2是本发明部分结构剖视图。

附图3是本发明自动横向旋转装置结构示意图。

附图4是本发明角度测量装置结构示意图。

附图5是本发明光线感应板具体结构示意图。

附图中所示标号：

1、绘制箱体；2、光束发射器；3、光线感应板；4、万向球；5、弧面球槽；6、伺服电机；7、减速器；8、连接杆；9、支撑杆架；10、C型连杆；11、粗螺旋调节机构；12、细螺旋调节机构；13、角度刻度盘；14、角度标注盘；15、三角支撑架；16、透镜。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

本发明所述是基于数学函数图像绘制方法进行山体滑坡预测的装置，主体结构包括绘制箱体1和设置在绘制箱体1内的绘制装置，绘制装置包括光束发射器2和光电感应板，光电感应板是由多个等间距的光敏元件整齐排列组成；因为在使用本装置进行山体轮廓的函数图像进行绘制时，因为要保障所绘制的山体函数图像的曲线尽量平缓，但是所绘制的山体函数曲线不能够保障其为平滑的曲线，所以根据图像绘制方式中的点阵图像绘制方法，将每个光敏元件作为构成山体函数图像的每一个像素，使得需要绘制的山体函数图像为多个光敏元件组成的函数图像，而且选择的光束发射器2为单一点光源，在对光敏元件进行照射时，不会发射出大范围的光线，使得光敏元件所组合的山体函数图形是由一个个光敏元件组合而成的连贯曲线，进而实现山体函数图像的绘制工作。绘制箱体1上横向贯通设有透镜16，光束发射器2和光线感应板3均设置在绘制箱体1的内部；因为在绘制山体的函数图像时，是以光束发射器2为绘制装置，所以要求光束发射器2和光线感应板3之间的安装设置需要在无光线的环境下进行，进而将光束发射器2和光线感应板3设置在绘制箱体1的内部，使得在进行山体函数图像的绘制时，不会有外界环境下的光线进行干扰，保障装置能够正常的绘制出所测量的山体函数图像。绘制箱体1上横向贯通设有透镜16，其目的是让绘制者能够很好的观察到山体的轮廓形状，此处设置的透镜16为可调节焦距的望远镜，使得绘制者在进行绘制时，能够清楚的看清所要绘制山体的轮廓结构，使得得到的山体函数图像更加精确。光束发射器2和光线感应板3均设置在绘制箱体1的内部，光束发射器2下端设有万向旋转装置，绘制箱体1能够以万向旋转装置为圆心万向旋转，在设置万向旋转装置后，绘制者在操作本装置时，只需固定好光束发射器2下的万向旋转装置，即万向旋转装置相对于地面的位置不再发生变化，使绘制者移动绘制箱体1，通过透镜16对山体的具体形状进行描述，进而得到山体的函数图像。此处设置的万向旋转装置为万向球4，并且在绘制箱体1的底面上设置安置万向球4且能够使万向球4在其内部万向旋转的弧面球槽5，进而能够实现绘制箱体1和万向球4之间能够相对万向旋转。在正常情况下，对山体的函数图像进行绘制工作时，为了方便的将山体的整体图像绘制出来，所选择的测量位置应该是山脚下，使得本装置能够将山体的整体函数图像描绘出来，但是在进行描绘时，如果使用手动进行操作，不能够保障所绘制函数图像的精度，因此需要在上述装置的基础上设置能够自动调节的装置。在伺服电机6西下端连接有支撑连杆，且为了方便支撑连杆的高度可调节，所以在支撑连杆的下端设置三角支撑架15，便于方便本装置的安装固定。

自动横向旋转装置：

因为在进行山体函数图像的绘制时，因为其山体的横向距离不会发生变化，即函数图像中x变量为一定值，所以在进行函数图像的绘制时，在山体的横向距离变化上，不需要绘制者手动进行操作，即设置单位时间内x的进给量，使得绘制者只需控制山体高度上的变化即可，不仅减轻了工作人员的操作负担，而且也使得工作人员能够集中精力的去控制绘制箱体1上下移动的变化，使得绘制者绘制出的函数图像更加准确；本装置所选择的自动横向旋转装置为伺服电机6，伺服电机6与绘制箱体1相连接，因为为了使装置便于操作且更方便装置的旋转，所以将伺服电机6设置在万向球4同一轴线上，且处于万向球4的下方与绘制箱体1相连接，带动绘制箱体1转动，而为了保障在伺服电机6带动绘制箱体1旋转的同时，万向球4不会跟随绘制箱体1的旋转而移动，需要将万向球4下端连接至地面上，而单独设置一个连接固定杆架不方便携带，所以将万向球4的底面连接有C型连杆10，C型连杆10的另一端连接到伺服电机6底面上的支撑杆架9上，使得伺服电机6能够带动绘制箱体1旋转的同时，万向球4不会跟随绘制箱体1旋转，而且C型连杆10不会阻止伺服电机6带动绘制箱体1旋转，使得绘制箱体1的旋转角度更大。伺服电机6能够用电信号脉冲控制伺服电机6的旋转角度，使得旋转角度能够被控制，但是直接将伺服电机6作为绘制箱体1横向旋转的动力来源，其对伺服电机6的驱动角度要求非常精细，所以需要在伺服电机6的输出轴连接减速器7，使减速器7输出的转速为绘制箱体1在单位时间内的实际旋转角度，因为伺服电机6在一定角度上旋转精度要求会很高，但是使伺服电机6精确旋转的圈数，对控制伺服电机6而言非常轻松，再使减速器7的输出轴通过连接杆8连接到绘制箱体1的底面上，带动绘制箱体1进行横向旋转。所以减速器7不仅起到传递旋转角度的作用，而且能够使绘制箱体1的旋转角度更加精确，使绘制箱体1在单位时间内的旋转角度值为一定值，且根据不同山体的横向距离，所述单位时间内的旋转角度能够调节伺服电机6的旋转圈数来调节，进而实现会不同山体的绘制检测。

因为伺服电机6单位时间内的具体旋转圈数需要根据绘制箱体1横向旋转的角度来设置，而绘制箱体1横向旋转的角度，即从山体的起始段至终止端的旋转角度，需要进行测量得知。因此在自动横向旋转装置上需要设置角度测量装置，角度测量装置包括角度刻度盘13和角度标注盘14，角度刻度盘13与角度标注盘14之间能够相对旋转。在进行山体横向旋转角度的测量时，将设置在减速器7输出轴外侧的角度刻度盘13固定住，使设置在输出轴上端的角度标注盘14旋转，在旋转开始时，应使透镜16的中心对准至山体的起始段处，且旋转测量结束的位置为山体的终止端，进而角度标注盘14相对于角度刻度盘13旋转的角度，即为山体函数图像在横向距离上的角度变化，进而使工作人员根据角度值来选择伺服电机6在单位时间内的旋转圈数，进行绘制箱体1在横向上的自动旋转。

竖直方向调节装置：

在绘制山体的函数图像时，因为其在横向旋转的角度为定值，可以通过角度测量装置进行测量角度后，给予伺服电机6一个指定的旋转角度，进而实现横向角度单位时间内的旋转，但是竖直方向上所测量的值为不同横向距离上的山体高度，所以为不确定变量值，因此需要绘制者手动测量，但是在传统的测量方式上进行测量不能够保障其测量精度，因此需要设置竖直方向调节装置，竖直方向调节装置包括粗螺旋调节机构11和细螺旋调节机构12，且粗螺旋调节机构11和细螺旋调节机构12均设置在减速器7输出轴上端与绘制箱体1的连接杆8上，此处设置的连接杆8选择长度可伸缩的连接杆8，使得粗螺旋调节机构11和细螺旋调节机构12能够带动连接杆8伸长或者缩短，因此连接杆8与绘制箱体1的连接端应为铰接。此处设置的粗螺旋调节机构11和细螺旋调节机构12参考，常规光学显微镜的粗准焦螺旋机构和细准焦螺旋机构，其目的在于能够在进行绘制箱体1竖直方向上的调节时，实现竖直方向进给量的精细化。因为上述设置的自动横向旋转装置能够保障横向旋转的单位旋转量，且为了保障绘制图像的精确，其单位旋转量会很小，所以粗螺旋调节机构11和细螺旋调节机构12的设置，能够保障绘制者有足够的时间使绘制箱体1在竖直方向上进行调节，而且也能够保障所绘制出山体函数图像的精确程度。

使用方法：

找寻安置装置的合适位置，选择时优先选择山脚下地面平坦且视野开阔的位置，寻找到合适的位置后，进行测量。

首先将装置整体使用三角支撑架15固定到合适的位置，调节三角支撑架15，尽量将装置设置到水平的位置。绘制者通过透镜16，观察山体形状，确定山体的起始端，调节粗螺旋调节机构11和细螺旋机构，使透镜16的中心位置调节到起始端的竖直高度上；调节伺服电机6，使透镜16的中心落至到起始端处，记录此时角度刻度盘13和角度标注盘14的相对位置，启动伺服电机6，将绘制箱体1带至到终止端处的横向位置，进而得出角度刻度盘13和角度标注盘14之间角度的变化，绘制人员根据所测量的角度值，输入合适的伺服电机6在单位时间内的旋转圈数，进而进行测量操作。

操作开始，启动伺服电机6，此时绘制者观察山体形状，调节细螺旋机构，根据山体高度的变化进行调节，因为为了保障绘制图像的精确程度，所设置伺服圈数随对减速器7之间的驱动比要小，因此绘制者在测量时精力要集中，其可以多个绘制者轮流操作装置，直至得到完整的山体函数图像。

因此，基于数学函数图像绘制方法进行山体滑坡预测的装置，能够很方便的将山体数学函数形状图形绘制得出，使得工作人员能够根据所绘制的函数图像来分析山体某一段函数图像切线斜率的变化，来判断山体是否具备滑坡的危险，进而能够及时对山体上存在滑坡危险的山体层面进行具体的勘探调查。