CN105444784A - 一种铅垂线变位系统的现场校准装置 - Google Patents
一种铅垂线变位系统的现场校准装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种铅垂线变位系统的现场校准装置,包括:顶板、滑台、第一数显千分尺、第二数显千分尺和夹具;顶板的底部设置有挂接装置;所述滑台包括:第一滑动层、第二滑动层、第三滑动层、中间层和转动层;第一滑动层与顶板固定连接;第一、二滑动层通过第一钢珠直线轨道和第一弹簧连接;第二、三滑动层之间通过第二钢珠直线轨道和第二弹簧连接;第三滑动层与中间层固定连接;中间层和转动层通过转轴连接;第二滑动层的外侧设置有第一数显千分尺第三滑动层的外侧设置有第二数显千分尺;夹具的顶部与转动层的底部连接;夹具的底部设置有用于夹持待校准的铅垂线变位系统的夹持部。应用本发明可以对待校准的铅垂线变位系统进行现场的双向校准。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域,尤其涉及一种铅垂线变位系统的现场校准装置。
背景技术
土木工程结构的位移以及变形监测是土木工程安全监测中的常用的而且重要的监测项目。例如,在实际应用环境中通常需要检测屋顶、桥面等建筑物在经过一段时间之后其结构是否发生了变化以及变化量是多少,因此一般都需要有定量的数据。
随着科学技术的发展,特别是半导体图像传感器(例如,CCD、CMOS等)、单片机以及通讯技术的发展,非接触式光定位测量技术应运而生。目前,为了监测大型构筑物的位移以及变形,一般都是在待监测的大型构筑物上设置相应的非接触式垂线坐标仪(例如,光电式垂线坐标仪等),并通过所设置的非接触式垂线坐标仪对大型构筑物进行监测。
在使用垂线坐标仪对大型构筑物进行监测时,还需要对所使用的垂线坐标仪进行现场的校准。在现有技术中,上述的现场校准过程中一般是使用游标卡尺,并将游标卡尺固定在垂线坐标仪,例如,电荷耦合元件(CCD)垂线坐标仪上。在进行现场校准时,利用游标卡尺的副尺带动铅垂线移动,当铅垂线移动到某个位置后,读取垂线坐标仪和游标卡尺的读数,从而完成校准。但是,上述的这种校准方法和校准装置在使用过程中的安装误差和操作误差都均较大,方法也较为粗糙,不利于精确地校准垂线坐标仪。
因此可知,对垂线坐标仪进行现场校准是一项必须且难度较大的工作,一直以来该问题都没有得到很好地解决。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种铅垂线变位系统的现场校准装置,从而可以对待校准的铅垂线变位系统进行现场的双向校准。
本发明的技术方案具体是这样实现的:
一种铅垂线变位系统的现场校准装置,该校准装置包括:顶板、滑台、第一数显千分尺、第二数显千分尺和夹具;
所述顶板的底部设置有用于挂接铅垂线的挂接装置;
所述滑台包括:第一滑动层、第二滑动层、第三滑动层、中间层和转动层;
所述第一滑动层的上表面与所述顶板的底部固定连接;所述第一滑动层和所述第二滑动层之间通过第一钢珠直线轨道和第一弹簧连接;所述第二滑动层与所述第三滑动层之间通过第二钢珠直线轨道和第二弹簧连接;所述第一钢珠直线轨道和第二钢珠直线轨道的延伸方向相互垂直;所述第三滑动层的底部与所述中间层的上表面固定连接;所述中间层和所述转动层通过转轴连接;
所述第一滑动层的外侧设置有第一止动块,所述第二滑动层的外侧设置有与所述第一止动块相对应的第一限位块;所述第一数显千分尺设置在所述第一限位块上,所述第一限位块上设置有供所述第一数显千分尺的螺杆伸出的通孔;所述第一数显千分尺的螺杆的伸缩方向与所述第一钢珠直线轨道的延伸方向相同;
所述第二滑动层的外侧还设置有第二止动块,所述第三滑动层的外侧设置有与所述第二止动块相对应的第二限位块;所述第二数显千分尺设置在所述第二限位块上,所述第二限位块上设置有供所述第二数显千分尺的螺杆伸出的通孔;所述第二数显千分尺的螺杆的伸缩方向与所述第二钢珠直线轨道的延伸方向相同;
所述夹具的顶部与所述转动层的底部连接;所述夹具的底部设置有用于夹持待校准的铅垂线变位系统的夹持部;
所述第一滑动层、第二滑动层、第三滑动层、中间层、转动层和夹具的中部均设置有供铅垂线通过的通孔。
较佳的,所述中间层的外侧设置有调整基座,所述调整基座上设置有两个相对设置的调节螺杆;
所述转动层的外侧设置有转动杆,且所述转动杆的外端位于所述两个调节螺杆之间。
较佳的,所述夹具包括:上板和下板;
所述上板的顶部与所述转动层的底部连接;
所述下板底部设置有用于夹持待校准的铅垂线变位系统的夹持部;
所述上板和下板通过多个螺栓杆连接;所述螺栓杆的中部设置有用于调整上板和下板之间的距离的水平旋钮。
较佳的,所述上板和下板通过3个螺栓杆连接;所述3个螺栓杆之间互成120°。
较佳的,所述顶部的顶部设置一个水准泡,用于显示所述铅垂线变位系统的现场校准装置的水平情况。
较佳的,所述夹具的夹持部包括:多个角钢和多根长螺栓;
所述角钢与所述夹具的底部固定连接;所述角钢上设置有多个供长螺栓通过的通孔;
所述长螺栓穿过两个角钢上的通孔并通过螺母与所述两个角钢固定。
较佳的,所述顶部的挂接装置为拳头螺栓;
所述顶板的底部设置有安装孔;所述安装孔内设置有内螺纹;
所述拳头螺栓的上部设置有外螺纹;所述拳头螺栓的上部插入所述顶板的安装孔内与所述顶板固定连接;
所述拳头螺栓的环部的上部设置有切口,所述环部的底部内壁上设置有V型豁口。
较佳的,所述铅垂线变位系统的现场校准装置还进一步包括:第一锁紧件和第二锁紧件;
所述第一锁紧件的底部固定在所述第二滑动层的外侧;
所述第一锁紧件上设置有用于锁紧第一滑动层和第二滑动层的第一锁紧旋钮;
所述第二锁紧件的底部固定在所述第三滑动层的外侧;
所述第二锁紧件上设置有用于锁紧第二滑动层和第三滑动层的第二锁紧旋钮。
较佳的,所述待测的铅垂线变位系统为垂线坐标仪。
由上述技术方案可见,在本发明的铅垂线变位系统的现场校准装置中,由于使用了可在两个相互垂直的方向(例如,X方向和Y方向)发生水平位移的高精度滑台,在滑台上设置了两个数显千分尺,并可用夹具夹持待校准的铅垂线变位系统,且可以进行整体的角度调整,即进行平面旋转,因此可以使用上述的现场校准装置对待校准的铅垂线变位系统进行现场的双向校准,从而可以最大限度的减少仪表误差、安装误差、操作误差等,实现了便捷校准,提高了工作效率,解决了工作中的实际难题。而且,上述的铅垂线变位系统的现场校准装置的结构简单,可以方便灵活地进行安装和测读,从而可以节省人力、物力,提高工作效率。
附图说明
图1为本发明实施例中的铅垂线变位系统的现场校准装置的结构示意图一。
图2为本发明实施例中的铅垂线变位系统的现场校准装置的结构示意图二。
图3为本发明实施例中的铅垂线变位系统的现场校准装置的工作原理示意图。
图4为本发明实施例中的滑台的正面平面图。
图5为本发明实施例中的滑台的前侧面图。
图6为本发明实施例中的滑台的后侧面图。
图7为本发明实施例中的滑台的反面平面图。
图8为本发明实施例中的滑台的左侧面图。
图9为本发明实施例中的滑台的右侧面图。
图10为本发明实施例中的夹具的结构示意图。
图11为本发明实施例中的顶板的结构示意图。
图12为本发明实施例中的拳头螺栓的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及具体实施例,对本发明作进一步详细的说明。
图1和图2分别是本发明实施例中的铅垂线变位系统的现场校准装置的结构示意图一、二。图3为本发明实施例中的铅垂线变位系统的现场校准装置的工作原理示意图。图4~图9为本发明实施例中的滑台的结构示意图。图10为本发明实施例中的夹具的结构示意图。
如图1~图10所示,本发明实施例中的铅垂线变位系统的现场校准装置包括:顶板11、滑台12、第一数显千分尺13、第二数显千分尺14和夹具15;
所述顶板11的底部设置有用于挂接铅垂线的挂接装置;
所述滑台12包括:第一滑动层121、第二滑动层122、第三滑动层123、中间层124和转动层125;
所述第一滑动层121的上表面与所述顶板11的底部固定连接;所述第一滑动层121和所述第二滑动层122之间通过第一钢珠直线轨道126和第一弹簧(图中未示出)连接;所述第二滑动层122与所述第三滑动层123之间通过第二钢珠直线轨道127和第二弹簧(图中未示出)连接;所述第一钢珠直线轨道126和第二钢珠直线轨道127的延伸方向相互垂直;所述第三滑动层123的底部与所述中间层124的上表面固定连接;所述中间层124和所述转动层125通过转轴(图中未示出)连接;
所述第一滑动层121的外侧设置有第一止动块131,所述第二滑动层122的外侧设置有与所述第一止动块131相对应的第一限位块132;所述第一数显千分尺13设置在所述第一限位块132上,所述第一限位块132上设置有供所述第一数显千分尺13的螺杆133伸出的通孔;所述第一数显千分尺13的螺杆133的伸缩方向与所述第一钢珠直线轨道126的延伸方向相同;
所述第二滑动层122的外侧还设置有第二止动块141,所述第三滑动层122的外侧设置有与所述第二止动块141相对应的第二限位块142;所述第二数显千分尺14设置在所述第二限位块142上,所述第二限位块142上设置有供所述第二数显千分尺14的螺杆143伸出的通孔;所述第二数显千分尺14的螺杆143的伸缩方向与所述第二钢珠直线轨道127的延伸方向相同;
所述夹具15的顶部与所述转动层125的底部连接;所述夹具15的底部设置有用于夹持待校准的铅垂线变位系统20的夹持部;
所述第一滑动层121、第二滑动层122、第三滑动层123、中间层124、转动层125和夹具15的中部均设置有供铅垂线21通过的通孔。
在使用上述校准装置之前,可先将上述校准装置组装起来,然后使用该校准装置中的夹具15夹持住待校准的铅垂线变位系统20,接着将铅垂线21的一端挂接在所述顶板11的挂接装置上,并使得该铅垂线21依次穿过设置在所述滑台12和夹具15中间的通孔,再在该铅垂线21的另一端挂接重锤22,从而可以开始对所夹持的铅垂线变位系统20进行双向校准。
在使用上述校准装置对铅垂线变位系统进行校准时,可旋转数显千分尺上的旋钮,使得数显千分尺的螺杆发生伸缩。由于数显千分尺的螺杆可以从限位块的通孔中伸出并与止动块抵接,而止动块是固定连接在第一滑动层或第二滑动层上;因此,当螺杆伸长时,相对于限位块来说,螺杆将推动止动块发生移动,使得该止动块带动该止动块所在的滑动层沿钢珠直线轨道发生移动;而当螺杆缩短时,两个滑动层之间的弹簧将会将其所连接的两个滑动层拉回到原始位置,直至止动块和限位块抵接。由于所述顶板与第一滑动层固定连接,因此滑动层移动时也将带动所述顶板发生同向移动,因而带动挂接在所述顶板上的铅垂线发生同向移动。
例如,当旋转第一数显千分尺上的旋钮,使得第一数显千分尺的螺杆伸长时,该螺杆将推动第一止动块发生移动(相对于第一限位块)。由于第一止动块设置在第一滑动层的外侧,因此该第一止动块将带动第一滑动层相对于第二滑动层沿第一钢珠直线轨道发生移动;如果设第一钢珠直线轨道的延伸方向为X方向,则第一滑动层将相对于第二滑动层发生在X方向上的位移。由于第一滑动层与所述顶板的底部固定连接,而铅垂线挂接在所述顶板上,因此第一滑动层还将带动所述顶板以及铅垂线发生在X方向上的位移。此时,第一滑动层和第二滑动层之间的第一弹簧将处于拉伸状态。
当旋转第一数显千分尺上的旋钮,使得第一数显千分尺的螺杆缩短时,处于拉伸状态的第一弹簧将会随着第一数显千分尺的螺杆的缩短而将已经发生了相对位移的第一滑动层和第二滑动层缓缓回拉,直到第一止动块和第一限位块抵接为止。而当第一止动块和第一限位块抵接时,第一滑动层和第二滑动层都将回到原始位置。
因此,可以通过旋转第一数显千分尺上的旋钮,使得铅垂线发生在X方向(即第一钢珠直线轨道的延伸方向,下同)上的位移。
同理可知,还可以通过旋转第二数显千分尺上的旋钮,使得铅垂线发生在Y方向(即第二钢珠直线轨道的延伸方向)上的位移。
当铅垂线发生移动时,铅垂线变位系统上的读数也将发生变化。此时,可从数显千分尺上直接获取铅垂线的位移值,并将该位移值作为标准位移;同时,也可从铅垂线变位系统上获取铅垂线的位移值,并将该位移值作为测读位移。由于上述第一钢珠直线轨道和第二钢珠直线轨道的延伸方向相互垂直,因此可以依次进行两个垂直方向(例如,X方向和Y方向)的移动,并记录相应的标准位移和测读位移,然后根据所记录的标准位移和测读位移即可完成双向校准,例如,X方向和Y方向的校准。
另外,在本发明的技术方案中,在使用上述校准装置对铅垂线变位系统进行校准之前,还可以先进行坐标系对齐操作,用于对齐上述校准装置和待测的铅垂线变位系统的坐标系,即使得上述校准装置和待测的铅垂线变位系统的坐标系的X轴和Y轴重合。
例如,可以先旋转第一数显千分尺上的旋钮,使得铅垂线在X方向上发生位移;然后,观察待测的铅垂线变位系统上Y方向是否有读数变化。如果有读数变化,说明坐标轴还未对齐,此时可调整滑台的角度和/或位置,然后继续使得铅垂线在X方向上发生位移,再观察待测的铅垂线变位系统上Y方向是否有读数变化,以此类推,直至当铅垂线在X方向上发生位移时,铅垂线变位系统上Y方向不再有读数变化,此时,表示上述校准装置和待测的铅垂线变位系统的坐标系的X轴和Y轴已经重合,从而完成了坐标系对齐操作。
较佳的,在本发明的具体实施例中,所述待测的铅垂线变位系统可以是垂线坐标仪(例如,CCD垂线坐标仪),也可以是其它的常用的铅垂线变位系统,在此不再一一列举。
另外,在本发明的技术方案中,为了更好地对所述铅垂线变位系统的现场校准装置进行调节,较佳的,在本发明的具体实施例中,所述中间层124的外侧还可以设置有调整基座16,所述调整基座16上设置有两个相对设置的调节螺杆17;所述转动层125的外侧设置有转动杆18,且所述转动杆18的外端位于所述两个调节螺杆17之间。
因此,只需旋转两个调节螺杆,使得两个调节螺杆发生相应的伸缩,就可拨动所述转动杆的外端,使得所述转动杆发生位移,从而带动转动层相对于中间层发生转动。所以,通过上述的调整基座和转动杆,可以对转动层与中间层之间的转动角度进行细微地调节。
进一步的,在本发明的技术方案中,所述夹具还可以有更精细的结构。例如,较佳的,在本发明的具体实施例中,所述夹具15可以包括:上板151和下板152;
所述上板151的顶部与所述转动层125的底部连接;
所述下板152底部设置有用于夹持待校准的铅垂线变位系统20的夹持部;
所述上板151和下板152通过多个螺栓杆153连接;所述螺栓杆153的中部设置有用于调整上板151和下板152之间的距离的水平旋钮154。
例如,在本发明的较佳实施例中,所述上板151和下板152通过3个螺栓杆153连接;所述3个螺栓杆之间互成120°。
因此,可以通过旋转上述多个螺栓杆上的水平旋钮,使得所述上板和下板之间的距离发生变化,从而可以对整个铅垂线变位系统的现场校准装置的水平情况进行调节。
图11为本发明实施例中的顶板的结构示意图。如图11所示,较佳的,在本发明的具体实施例中,所述顶部11的顶部还可设置一个水准泡111,用于显示所述铅垂线变位系统的现场校准装置的水平情况。因此,可以根据水准泡111的显示,对铅垂线变位系统的现场校准装置的水平情况进行调整,使得铅垂线变位系统的现场校准装置保持水平状态。
较佳的,在本发明的具体实施例中,所述夹具15的夹持部可以包括:多个角钢155和多根长螺栓156;
所述角钢与所述夹具的底部(例如,夹具的下板的底部)固定连接(例如,通过螺栓等方式连接);所述角钢上设置有多个供长螺栓通过的通孔;
所述长螺栓穿过两个角钢上的通孔并通过螺母与所述两个角钢固定。
例如,假设所述夹具的夹持部包括2个角钢和2根长螺栓。当需要夹持铅垂线变位系统,例如,CCD垂线坐标仪时,可以将2个角钢分别与CCD垂线坐标仪的遮光罩的两侧抵接,然后将2根长螺栓分别穿过2个角钢上的通孔并通过螺母与所述2个角钢拧紧固定,从而可以对上述CCD垂线坐标仪进行比较牢固的夹持。
较佳的,在本发明的具体实施例中,所述顶部11的挂接装置可以是:拳头螺栓112;
所述顶板11的底部设置有安装孔;所述安装孔内设置有内螺纹(图中未示出);
图12为本发明实施例中的拳头螺栓的结构示意图,如图12所示,所述拳头螺栓112的上部设置有外螺纹(图中未示出);所述拳头螺栓的上部插入所述顶板11的安装孔内与所述顶板11固定连接;
所述拳头螺栓112的环部1121的上部设置有切口1122,所述环部1121的底部内壁上设置有V型豁口1123。
因此,在挂接铅垂线时,可以先将铅垂线通过所述拳头螺栓上的切口,穿入所述拳头螺栓的环部中,然后即可将该铅垂线挂接在所述拳头螺栓的V型豁口中。该V型豁口可以保证该铅垂线不会在所述拳头螺栓的环部里滑动,从而可以随着所述顶部的平移而平移。
较佳的,在本发明的具体实施例中,所述铅垂线变位系统的现场校准装置还进一步包括:第一锁紧件30和第二锁紧件40;
所述第一锁紧件30的底部固定在所述第二滑动层122的外侧;
所述第一锁紧件30上设置有用于锁紧第一滑动层121和第二滑动层122的第一锁紧旋钮31;
所述第二锁紧件40的底部固定在所述第三滑动层123的外侧;
所述第二锁紧件40上设置有用于锁紧第二滑动层122和第三滑动层123的第二锁紧旋钮41。
因此,当拧紧第一锁紧旋钮31时,可以锁紧第一滑动层121和第二滑动层122,使得第一滑动层121和第二滑动层122之间不再产生滑动,防止第一滑动层121和第二滑动层122在第一弹簧的拉力下被拉回至原始位置。
同理,当拧紧第二锁紧旋钮41时,可以锁紧第二滑动层122和第三滑动层123,使得第二滑动层122和第三滑动层123之间不再产生滑动,防止第二滑动层122和第三滑动层123在第二弹簧的拉力下被拉回至原始位置。
综上所述,在本发明的铅垂线变位系统的现场校准装置中,由于使用了可在两个相互垂直的方向(例如,X方向和Y方向)发生水平位移的高精度滑台,在滑台上设置了两个数显千分尺,并可用夹具夹持待校准的铅垂线变位系统,且可以进行整体的角度调整,即进行平面旋转,因此可以使用上述的现场校准装置对待校准的铅垂线变位系统进行现场的双向校准,从而可以最大限度的减少仪表误差、安装误差、操作误差等,实现了便捷校准,提高了工作效率,解决了工作中的实际难题。而且,上述的铅垂线变位系统的现场校准装置的结构简单,可以方便灵活地进行安装和测读,从而可以节省人力、物力,提高工作效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (9)
1.一种铅垂线变位系统的现场校准装置,其特征在于,该校准装置包括:顶板、滑台、第一数显千分尺、第二数显千分尺和夹具;
所述顶板的底部设置有用于挂接铅垂线的挂接装置;
所述滑台包括:第一滑动层、第二滑动层、第三滑动层、中间层和转动层;
所述第一滑动层的上表面与所述顶板的底部固定连接;所述第一滑动层和所述第二滑动层之间通过第一钢珠直线轨道和第一弹簧连接;所述第二滑动层与所述第三滑动层之间通过第二钢珠直线轨道和第二弹簧连接;所述第一钢珠直线轨道和第二钢珠直线轨道的延伸方向相互垂直;所述第三滑动层的底部与所述中间层的上表面固定连接;所述中间层和所述转动层通过转轴连接;
所述第一滑动层的外侧设置有第一止动块,所述第二滑动层的外侧设置有与所述第一止动块相对应的第一限位块;所述第一数显千分尺设置在所述第一限位块上,所述第一限位块上设置有供所述第一数显千分尺的螺杆伸出的通孔;所述第一数显千分尺的螺杆的伸缩方向与所述第一钢珠直线轨道的延伸方向相同;
所述第二滑动层的外侧还设置有第二止动块,所述第三滑动层的外侧设置有与所述第二止动块相对应的第二限位块;所述第二数显千分尺设置在所述第二限位块上,所述第二限位块上设置有供所述第二数显千分尺的螺杆伸出的通孔;所述第二数显千分尺的螺杆的伸缩方向与所述第二钢珠直线轨道的延伸方向相同;
所述夹具的顶部与所述转动层的底部连接;所述夹具的底部设置有用于夹持待校准的铅垂线变位系统的夹持部;
所述第一滑动层、第二滑动层、第三滑动层、中间层、转动层和夹具的中部均设置有供铅垂线通过的通孔。
2.根据权利要求1所述的现场校准装置,其特征在于:
所述中间层的外侧设置有调整基座,所述调整基座上设置有两个相对设置的调节螺杆;
所述转动层的外侧设置有转动杆,且所述转动杆的外端位于所述两个调节螺杆之间。
3.根据权利要求1所述的现场校准装置,其特征在于,所述夹具包括:上板和下板;
所述上板的顶部与所述转动层的底部连接;
所述下板底部设置有用于夹持待校准的铅垂线变位系统的夹持部;
所述上板和下板通过多个螺栓杆连接;所述螺栓杆的中部设置有用于调整上板和下板之间的距离的水平旋钮。
4.根据权利要求3所述的现场校准装置,其特征在于:
所述上板和下板通过3个螺栓杆连接;所述3个螺栓杆之间互成120°。
5.根据权利要求3或4所述的现场校准装置,其特征在于:
所述顶部的顶部设置一个水准泡,用于显示所述铅垂线变位系统的现场校准装置的水平情况。
6.根据权利要求3或4所述的现场校准装置,其特征在于,所述夹具的夹持部包括:多个角钢和多根长螺栓;
所述角钢与所述夹具的底部固定连接;所述角钢上设置有多个供长螺栓通过的通孔;
所述长螺栓穿过两个角钢上的通孔并通过螺母与所述两个角钢固定。
7.根据权利要求1所述的现场校准装置,其特征在于:
所述顶部的挂接装置为拳头螺栓;
所述顶板的底部设置有安装孔;所述安装孔内设置有内螺纹;
所述拳头螺栓的上部设置有外螺纹;所述拳头螺栓的上部插入所述顶板的安装孔内与所述顶板固定连接;
所述拳头螺栓的环部的上部设置有切口,所述环部的底部内壁上设置有V型豁口。
8.根据权利要求1所述的现场校准装置,其特征在于,所述铅垂线变位系统的现场校准装置还进一步包括:第一锁紧件和第二锁紧件;
所述第一锁紧件的底部固定在所述第二滑动层的外侧;
所述第一锁紧件上设置有用于锁紧第一滑动层和第二滑动层的第一锁紧旋钮;
所述第二锁紧件的底部固定在所述第三滑动层的外侧;
所述第二锁紧件上设置有用于锁紧第二滑动层和第三滑动层的第二锁紧旋钮。
9.根据权利要求1所述的现场校准装置,其特征在于:
所述待测的铅垂线变位系统为垂线坐标仪。
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