CN102944228A - 可调式精准放样器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调式测量对点和放样装置，即可调式精准放样器。由基座、立杆、连接套筒、连接杆及若干调节制动手柄、连接螺栓等组成。本装置采用了独创的十字联动轴、悬垂指针组合结构，实现各立杆快速调直，并且可在左右、前后及上下三个方向上对立杆进行自由调节。本装置做为对点工具可实现轻便、直观、稳定对点；作为放样工具，既可配合全站仪使用，实现测设点的快速、精确定位，也可配合卫星定位接受机作为流动站使用，实现GPS-RTK迅速放样。携带方便，操作灵活，对点直观，放样迅速，减轻劳动强度，提高测量放样的效率和精度。可广泛应用于工业与民用建筑、城市轨道交通工程、高速铁路、市政工程的控制测量、施工放样及变形监测等领域。

Description

可调式精准放样器

技术领域

本发明涉及一种测量对点和放样装置，即可调式精准放样器。本装置做为对点工具可实现轻便、直观、稳定对点；作为放样工具，既可配合全站仪使用，实现测设点的快速、精确定位，也可配合卫星定位接收机作为流动站使用，实现GPS-RTK迅速放样。携带方便，操作灵活，对点直观，放样迅速，减轻劳动强度，提高测量放样的效率和精度。可广泛应用于工业与民用建筑、城市轨道交通工程、高速铁路、市政工程的控制测量、施工放样及变形监测等领域。

背景技术

常规地面点对中和照准装置采用光学基座及配套棱镜觇牌，结合木质或铝合金三角架一起使用。光学基座上安装有圆水准器或管式水准器及三个角螺旋。对点过程一般按先对中、后整平的步骤将三脚架安放在测量标志点的上方，通过光学对点器对中，通过调节三脚架腿的长度或基座脚螺旋、观察水准器气泡来整平，安放过程需经专门训练方可熟练掌握。重量较重，携带不便，且觇牌中心偏离点位后不易被察觉。目前配合全站仪普遍用于放样的装置是铝合金对中杆，具有两个可开合支架和一根顶端可安装棱镜的直立对点杆，放样时需要进行对点杆的“平面移动-整平”操作，反复多次方可实现，作业效率和放样精度均较低。

发明内容

本发明针对测量对点的需要和测量放样的特点，提供一种可调式对点和放样装置。本装置结合一个棱镜及觇牌(附件)可实现地面已有点位的迅速整平、对准；结合两只棱镜(附件)、配合全站仪使用，可实现待定点的迅速、准确二维或三维放样。本装置结构紧凑、携带方便、操作灵活，降低了对点劳动强度，改变了常规测量放样的模式，提高了放样的效率和精度。

为实现以上目的，本装置采取了如下技术措施：用一个底部具有三个尖脚的金属圆盘形底座结合一根直立的金属支撑杆，作为整个装置的支架。基座保证整个装置能稳固安放在地面上。通过在支撑杆和基座之间设置十字交叉联动轴结合在支撑杆上设置两根呈90度水平分布的悬垂指针，实现支撑杆迅速调整到竖直位置。通过在支撑杆和第二立杆、第二立杆和第三立杆之间设置两组等长、平行连结杆，实现第二立杆与支撑杆、第三立杆与第二立杆之间上下错动和相对平移。通过在支撑杆、第二立杆、第三立杆上设置三组圆柱形套筒，实现三根立杆在水平面内的相对转动。该装置做对点工具使用时，三根杆的相对转动，可以实现三根立杆在水平面内呈三角形分布，增强整个装置的稳定性；该装置用作测量放样工具时，三根杆的相对转动，可以实现用第二立杆迅速标定放样点所在的方向，用第三立杆迅速确定待定点的位置。为实现三维放样及点位的标定，第三立杆上设置第四组套筒，并设滑移控制手柄实现第三立杆的上下移动。

为此本装置由基座(4)、支撑杆(第一立杆)(1)、第二立杆(2)、第三立杆(3)、垂直联动轴两根(5A、6A)及悬垂指针两个(7A、8A)、转动套筒八个、平行连接杆四组(每组2根共8根)及若干连接螺栓及制动手柄、测量棱镜(附件)组成。

基座(4)和支撑杆(1)构成本装置的支撑机构，用来保持整个器件稳定安放并承担其他器件重量。

十字联动轴(5A、6A)及其固定手柄(5B、6B)以及悬垂指针(7A、8A)及支撑螺栓(7B、8B)构成本装置的调直机构，用来迅速调整、指示支撑杆到竖直位置。

连接杆(9A、9B、10A、10B)连同第一立杆(1)、第二立杆(2)及相连套筒，连接杆(11A、11B、12A、12B)连同第二立杆(2)、第三立杆(3)及相连套筒，一起构成该装置的平移及错动机构，能实现第二立杆与第一立杆之间、第三立杆与第二立杆之间在立面内的平行移动及在竖直方向的相对上下错动。

分别套装在两根立杆上的三组套筒，即装在立杆(1)上的套筒(9E、10E)、装在立杆(2)上的套筒(9F、10F)及套筒(11E、12E)连同与其铰接的连结杆、及紧固螺钉(图中未表示)，一起构成本装置的三个旋转机构，可实现第一、二、三立杆之间在水平面内的相对转动。

立杆(3)及套合其上的套筒(11F、12F)及调节手柄(13A、13B)构成本装置的竖向滑移机构，放松手柄(13A、13B)，可实现立杆(3)相对于套筒(11F、12F)的竖向上下滑移。

安装在立杆(2)顶端的棱镜(15)(附件)的中心和立杆(2)下部尖端严格位于立杆(2)的中心轴线上，构成本装置第一个瞄准、对点机构；安装在立杆(3)顶端的棱镜(16)(附件)的中心和立杆(3)下部尖端严格位于立杆(3)的中心轴线上，构成本装置第二个瞄准、对点机构。这两个瞄准对点机构仅在测量放样时同时使用。

附图说明

图1：可调式精准放样器收起时主视图

图2：可调式精准放样器展开详图

其中：1-第一立杆(支撑杆)，2-第二立杆，3-第三立杆，4-基座，5A-第一转轴，5B-第一转轴制动手柄，6A-第二转轴，6B-第二转轴制动手柄，7A-第一悬垂指针，7B-第一悬垂指针的制动螺栓，8A-第二悬垂指针，8B-第二悬垂指针制动螺栓，9A、9B-第一组连接杆，10A、10B-第二组连接杆，11A、11B-第三组连接杆，12A、12B-第四组连接杆，9E、10E-第一组套筒，9F、10F-第二组套筒，11E、12E-第三组套筒，11F、12F-第四组套筒。9C、9D-连接杆(9A、9B)的制动手柄，10C、10D-连接螺栓，11C、11D-连接杆(11A、11B)的制动手柄，12C、12D-连接螺栓，13A、13B-竖向滑移控制手柄，14-悬垂指针支撑套筒，15-棱镜(附件)，16-棱镜(附件)。

图3：十字联动轴俯视图。

图4：十字联动轴正视图。

图5：十字联动轴侧视图。

图6：悬垂指针机构俯视图。

图7：悬垂指针正视图。

图8：悬垂指针侧视图。

图9：支撑杆正视图。

图10：第二立杆正视图。

图11：第三立杆正视图。

图12～图15：可调式精准放样器作为对点照准工具架设过程俯视图。其中

图12：安放，图13：调直，图14：对中，图15：照准。

图16～图20：可调试精准放样器配合全站仪进行放样过程俯视图。其中

图16：粗定位并安放，图17：调直，图18：定向，图19：定距，图20：标定。

具体实施方式

本装置有两个用途，一是用作对点和照准工具，架设在地面已有点位上进行定向或控制测量观测，另一个用途是用作测量放样工具，配合全站仪或卫星定位接受机进行工程放样。用作对点和照准工具时的操作较简单，用作放样工具时的操作稍复杂，下面分别详细介绍。

本装置用作对点和照准工具时，附件棱镜(15)可省去，附件棱镜(16)上可加装配套觇牌，增加照准精度。操作可分为安放、调直、对中、照准四个步骤，如图12～图15所示：

第一步：安放。操作员手握支撑杆(1)上部手柄，将本装置轻置于地面已有点(设为P1)附近，设为A点，使基座底部接触地面，一只手轻扶支撑杆，用一只脚踩压基座顶面，使基座三个尖脚与地面紧密接触。注意使基座中心(即支撑杆中心)到P1的水平距离d小于连接杆(9A)与连接杆(11A)的长度之和，最佳位置是距离等于上述长度和的一半。(图12)

第二步：调直。即将支撑杆及所有立杆调整到竖直位置，相当于常规基座的整平。操作员首先将制动螺栓(7B、8B)旋松，使悬垂指针(7A、8A)能够在重力作用下自由转动，观察7A、8A指针下端对应支撑杆上的刻度。若两个指针都未指向中心刻度，则按下述方法调整：一手轻握支撑杆，另一只手松开位于基座上方的调节手柄(5B)，同时沿与联动轴(5A)相垂直的方向轻推(或拉)支撑杆(1)，并观察指针(7A)下端，当指针(7A)指向中心刻度时，将调节手柄(5B)旋紧；然后用同样方法，松开调节手柄(6B)，沿另一垂直于联动轴6A的方向轻推(拉)支撑杆(1)，观察悬垂指针(8A)下端，直到指针指向对应的中心刻度线时，旋紧调节手柄(6B)。此时，悬垂指针7A、8A同时指向了各自对应中心刻度，表明支撑杆及第二立杆、第三立杆均已竖直。(图13)

第三步：对中。一手轻握支撑杆(1)，另一只手顺次松开制动手柄(9C、9D)，握住立杆(2)向下轻拉，使立杆(2)相对支撑杆平移同时下移直到底部尖端接触地面。用同样方法通过松开制动手柄(11C、11D)及按压立杆(3)，使立杆(3)底部尖端靠近地面。水平推动立杆(3)，同时带动立杆(2)在水平面内移动，使立杆(3)的尖端迅速对准待安放点P1的中心标志，然后再轻向下按压立杆(2)、使之底部尖端与地面紧密接触形成稳定支撑，旋紧制动手柄(9C、9D)；轻向下按压立杆(3)，使之底部尖端与地面紧密接触形成稳定支撑后，旋紧制动手柄(11C、11D)。(图14)

第四步：照准。轻扶立杆(3)，转动棱镜(16)，使其正面对准观测线S1-P1所在方向。(图15)

本装置用作放样工具使用时(仅以全站仪放样为例)，棱镜(15)(附件)，棱镜(16)(附件)均需使用。具体操作可分为粗定位、安放并调直、定向、定距、标定五个步骤。假定全站仪位于S2点，放样的点位于地面上的P2处但放样前无法确定其准确位置。放样P2点的具体过程如下(见图16～图20)：

第一步：粗定位。操作员手握支撑杆(1)上部手柄，在全站仪观测员观测立杆(2)并指挥下，首先找到方向线(S2-P2)附近一点，在观测员观测测站至棱镜(15)的距离并指挥下，再找到P2点附近一点B。B点应满足如下条件：与方向线S2-P2的垂距u小于连接杆(9A)的长度，到测站点的距离与P2点到测站点的距离之差t小于连接杆(11A)的长度。(图16)

第二步：安放并调直。将本装置基座放于B点，使基座接触地面，一只手轻扶支撑杆，用一只脚踩压基座顶面，使基座三个尖脚与地面紧密接触。调直支撑杆及所有立杆，过程同用作对点和照准装置时的“第二步”调直操作。(图17)

第三步：定向。一手握住支撑杆，一手松开手柄(9C)、手柄(9D)，并下压立杆(2)，使得立杆(2)下部尖端靠近地面。水平轻推立杆(2)使立杆(2)绕立杆(1)在水平面内转动，在观测员使用全站仪观察立杆(2)下部尖端(或棱镜(15)中心)并指挥下，将立杆(2)转动到方向线(S2-P2)上，旋紧手柄(9C、9D)。设此时立杆(2)所对的位置为C点。注意在转动立杆(2)过程中，为防止立杆(3)阻挡方向线(S2-P2)，需要一手握住立杆(2)，另一只手水平推动立杆(3)，将立杆(3)旋转到不影响全站仪观察视线的方向上。(图18)

第四步：定距。观测员用全站仪测出测站到棱镜(15)中心(C点)的距离，将实测距离偏差(即线段CP2的长度)告知操作员，操作员根据该偏差的正负和大小，确定定距的具体操作。当偏差为正值时，表明P2点在S2-C连线上(靠近测站端)，这时需按住立杆(2)使之保持不动，水平推动立杆(3)，将立杆(3)绕立杆(2)转动到S2与C的连线上；当偏差为负值时，表明P2点在S2-C连线的延长线上(远离测站端)，这时需按住立杆(2)不动，将立杆(3)转动到S2与C的连线的延长线上。旋转棱镜(16)使其正面正对测站方向，旋转棱镜(15)使其正面背对测站方向。然后旋松手柄11C、11D，调整立杆(2)、立杆(3)之间的距离：在立杆(2)、立杆(3)所在的立面内向斜上方推动立杆(3)，使立杆(3)逐渐靠近立杆(2)。当二者距离接近上述实测距离偏差时，通知观测员观测测站到棱镜(16)的距离，若还有距离偏差，继续调整立杆(3)到立杆(2)的距离直到偏差满足要求，旋紧手柄(11C、11D)。(图19)

第五步：标定。即在地面标定放样点点位。操作员一手握定立杆(3)，另一手顺次旋松手柄(13A)、手柄(13B)，然后轻向下压立杆(3)，使其底部尖端在地面上压出小凹坑，该坑中心即放样点中心。水平移开立杆(3)，用记号笔、钉子或油漆等工具做好放样点位标记。(图20)

Claims (15)

1.一种十字联动轴结构，其特征在于：一长一短两根金属轴固连在一起，两轴中心轴线在同一平面内垂直相交。较长的一根轴两端安装在基座上的轴箍内，可绕轴中心线转动，另一根较短的轴会随着长轴的转动一起运动，相对于基座顶面产生倾斜。该短轴的两端通过轴箍与一直杆相连，该直杆可绕该短轴中心纵线旋转。

2.如权利要求1所述十字联动轴结构，其特征还包括：与基座相连的长轴的一个轴箍上钻有一与轴垂直的螺栓孔，孔内安装有制动手柄，通过调节该手柄的松紧，可以实现该轴相对轴箍及基座的旋转或固定。与直杆相连的短轴和轴箍之间，也安装有一个制动手柄，调节手柄的松紧可以实现立杆绕短轴旋转或相对固定。

3.如权利要求1所述十字联动轴结构，其特征还包括：仅仅应用在测量领域测量工具立杆的调直上。

4.一种悬垂指针结构，包括固定套环和两根悬垂指针、固定指针的连接螺栓、固定套环和立杆的紧固螺栓。两根悬垂指针大小形状完全相同，一端具有旋转套筒、另一端较薄、尖，便于指示刻度。能够在放松顶端紧固螺栓的情况下，靠自身重力转动并稳定在竖直位置。

5.一种悬垂指针结构，其特征还包括：仅仅应用在测量工具立杆调直指示上。

6.一种由三根立杆、八只空心套筒、四组连接杆及若干连接螺栓和制动手柄组成的相对平移、旋转和滑移机构，其特征在于：套筒套在立杆上，不同立杆之间通过连接杆与套筒相连接。将立杆竖直，该结构平面投影中，连接杆连同套筒可绕立杆旋转，立面投影中，第三立杆可相对第二立杆平行移动。

7.如权利要求6所述的相对平移、旋转和滑移机构，其特征还包括：仅应用于实现测量工具的立杆之间的相对移动。

8.使用类似权利要求6所述装置用于地面已有点位照准的方法。

9.使用类似权利要求6所述装置用于地面或屋顶(包括但不限于这两种场合)的测量放样的方法。

10.一种可调式精准放样器，由基座(4)、支撑杆(1)、第二立杆(2)、第三立杆(3)、十字联动轴(5A、6A)、悬垂指针、若干连接螺栓、制动手柄及测量棱镜(15、16)(附件)组成。其特征在于：

基座用于承载支撑杆及整个装置。支撑杆与基座之间通过十字联动轴相连，且杆身中部安装两根相互垂直的悬垂指针，杆身下方对应悬垂指针标有刻度。调节十字联动轴两个轴的旋转角度，即使在底座倾角较大时，也可以实现支撑杆迅速到达竖直位置。

第二立杆及其与支撑杆的连接杆，在水平面内可绕支撑杆转动；第三立杆通过其与第二立杆之间相连的连接杆及连接套筒，除可在水平面内绕第二立杆旋转外，还可在立面内相对第二立杆做平行移动；同时还可以相对于与其相连套筒实现竖向滑移。无论如何运动，第二立杆、第三立杆与支撑杆中心轴线始终保持平行。

第二立杆、第三立杆顶端可以根据选用附件的不同规格(棱镜或卫星接收机)，加工对应的不同接头。

第二、三立杆安装附件后，棱镜中心或卫星接收机相位中心和杆中心轴线及其底部尖端，位于同一条直线上。

11.可调式精准放样器在工程施工放样中的应用。其特征在于：使用可调式精准放样器，作为放样工具，配合全站仪，应用在包括但不限于工业与民用建筑、高速铁路、城市轨道交通、市政、公路、桥梁、隧道、大坝等的红线定桩、规划拨地与施工放样中。

12.可调式精准放样器在工程控制测量中的应用。其特征在于：使用可调式精准放样器，作为对点和照准工具配合全站仪一起使用，应用在包括但不限于附合导线、闭合导线、导线网、三角形网等多种形式的工程控制测量中。

13.可调式精准放样器在工程变形监测中的应用。其特征在于：使用可调式精准放样器，作为对点和照准工具配合全站仪一起使用，在工程变形监测过程中，将可调式精准放样器逐点安放在变形点上进行观测。变形监测的对象包括但不限于：深大基坑、超高层建筑物、桥梁、隧道、大坝、山体边坡等。

14.可调式精准放样器在卫星定位控制网观测中的应用。其特征在于：使用可调式精准放样器，作为对点工具，在第三(或第二)立杆顶端安装卫星接收机，将两个及多个这样的装置同时安放在卫星定位控制网点上，进行卫星定位控制网(包括但不限于GPS网)观测。

15.可调式精准放样器在GPS-RTK测量放样中的应用。其特征在于，使用本装置，在第三立杆顶端安装卫星接收机天线，作为RTK流动站。将待放样点坐标输入流动站的卫星接收机，手持流动站，根据接收机提示偏差，首先粗略找到放样点位置，然后通过固定基座和调直支撑杆，微量调整第二、第三立杆与支撑杆的平移或旋转量，迅速找到放样点位。

Images