CN106441371B - 数字水准仪专用检定/校准装置 - Google Patents

数字水准仪专用检定/校准装置 Download PDF

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Abstract

本发明数字水准仪专用检定/校准装置涉及测绘仪器计量检定领域，具体涉及室内检定数字水准仪各项技术指标的数字水准仪专用检定/校准装置，包括相向设置的两个平行光管；所述两个平行光管的中心轴线在同一直线上，所述平行光管上设置有三个分划板安装头，其中两个分划板安装头设置在平行光管的管身上，另外一个分划板安装头设置在平行光管的一端上；本发明结构简单，三块分划板相互独立设置，三块分划板可分别独立成像，有效解决影像景深造成的视觉模糊的技术问题，利用控制器将对应分划板的光源的亮度和开关实现控制，且利用二维倾斜升降工作台实现对被检校的数字水准仪在二维方向倾斜式呈现正交状态。

Description

数字水准仪专用检定/校准装置
技术领域
本发明涉及测绘仪器计量检定领域，具体涉及室内检定数字水准仪各项技术指标的数字水准仪专用检定/校准装置。
背景技术
目前，对数字水准仪的检定大多采用室外法进行，随着技术的发展，室内平行光管模拟法得到应用。按照国家计量标准《JJG（测绘） 2101-2013 数字水准仪》的规定，检定/校准装置由两台对径放置的专用平行光管装置和一套升降微倾装置组成。
现有的平行光管专用装置，是在每一台平行光管内部，安装有一到两块不同的分划板，在分划板上刻划了不同生产厂家数字水准仪配套的条码标尺微缩影像。依照国家计量标准《JJG（测绘） 2101-2013 数字水准仪》的规定，当采用费氏法进行电子视准轴误差即i角等项目的准确检定/校准，需要分别在模拟15米和30米的距离上设置数字分划板。但现有的平行光管分划板的设计，均采用了同轴光学设计方法，且有两种结构：其中第一类是将一块条码标尺影像的分划板，在一个固定的距离上（15米或30米，或介于其中间的一个距离），这种结构的缺陷是由于分划板不在正常位置，导致仪器经常无法识别不能测量；另一类是安装有两块数字分划板，分别在15米和30米对应的焦距安置分划板，由于15米位置的分划板会遮挡30米位置的分划板，只能采取“错位”的设计方案，即分别在两个分划板的左侧和右侧进行条码影像刻制。这种结构的缺陷：1.由于分划板尺寸的限制，可利用的空间只有分划板大小的1/2，它不可能同时刻划多种不同厂家仪器的条码影像;2.对被测数字水准仪而言，由于在客观上存在成像景深，瞄准其中任何一个分划板，都存在成像之间的相互干扰，视场出现模糊阴影;3.如果增加分划板上的条码数量，只能将其影像刻划于分划板的边缘位置，又会由于像差的影响无法准确测量。同时，这两种结构方式的还有一个共同的缺点，就是无法在无限远位置安放分划板。欲建立一个水平基准装置，必须具有两个无穷远的目标分划板，其意义还在于能够完成检定规程规定的诸如光学i角、视距乘常数等项目的检定/校准；而目前现有的装置无法满足检定规程的要求。
另外，目前广泛被使用的二维倾斜升降工作台，采用的是非正交倾斜结构设计，这会导致在进行补偿误差检定过程中，不能够形成沿光轴方向和垂直于光轴方向的倾斜调整，不能够完成该指标的精确测量。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种结构简单、分划板相互独立设置，使得成像相互独立，有效解决影像景深造成的视觉模糊的技术问题，利用控制器将对应分划板的光源的亮度和开关实现无线控制，且利用二维倾斜升降工作台实现对被检测的数字水准仪在二维方向倾斜式呈现正交状态的数字水准仪专用检定/校准装置。
本发明数字水准仪专用检定/校准装置，包括相向设置的两个平行光管；所述两个平行光管的中心轴线在同一直线上，所述平行光管上设置有三个分划板安装头，其中两个分划板安装头设置在平行光管的管身上，另外一个分划板安装头设置在平行光管的一端上，所述分划板安装头的中心轴线在同一水平面内；所述分划板安装头内均固定设置有分划板和光源；
安装在平行光管管身上的两个分划板安装头的一开口端内分别设置有一分光镜，该开口端均位于平行光管内，所述分光镜分别为第一分光镜和第二分光镜，且第一分光镜的法线与第二分光镜的法线所在平面相互垂直；位于平行光管管身上的两个分划板安装头内的光源发射的光线经所在分划板安装头内的分划板和分光镜后，产生平行于平行光管中心轴线的同轴光线；位于平行光管一端上的分划板安装头内的光源发射的光线经该分划板安装头内的分划板后产生平行于平行光管中心轴线的同轴光线；
所述光源上均连接有一控制器，所述控制器均通过无线电与一遥控器相连，遥控器控制光源的打开和关闭；
所述数字水准仪专用检定/校准装置还包括一二维倾斜升降工作台，所述二维倾斜升降工作台设置在两个平行光管之间。
优选地，位于平行光管管身上的两个分划板安装头的中心轴线之间的距离为35-40mm，设置在平行光管一端的分划板安装头与靠近该分划板安装头且设置在平行光管管身上的分划板安装头之间的距离为100-105mm。
优选地，分划板分别为十五米分划板、三十米分划板、无穷远分划板，所述无穷远分划板位于平行光管一端上的分划板安装头内，靠近该分划板安装头的分划板安装头内的分划板为十五米分划板。
优选地，平行光管上均设置有一水准器，所述水准器为10秒精度的长水准器。
优选地，所述两个平行光管之间的距离为1750-1800mm，所述二维倾斜升降工作台到两个平行光管之间的距离相等。
优选地，所述二维倾斜升降工作台包括从上到下依次设置的上台体、中台体和下台体及拉紧螺栓，所述上台体朝向中台体的一面上设置有一凹槽，所述凹槽内设置有一压板，所述压板一端与上台体固定相连，另一端伸出凹槽并与设置中台体上的锥形通孔的孔壁相抵，所述中台体通过两个升降调节装置与下台体相连，两个升降调节装置分别设置在中台体相邻的两边上，两升降调节装置分别驱动上台体连同中台体转动，且其转动轴线相互垂直；中台体上与升降调节装置所在边相对应的边上分别设置有一簧片，所述簧片一端与中台体相连，另一端与下台体相连；所述拉紧螺栓与下台体卡合后穿过中台体与上台体相连，转动拉紧螺栓，调整上台体和下台体之间的距离。
优选地，升降调节装置包括与中台体固定相连的外管和螺纹管，所述螺纹管外套接有一衬套，所述衬套套接在外管内，螺纹管通过螺纹连接有一升降螺柱，升降螺柱伸出螺纹管的一端设置有一连接头，所述连接头与下台体相抵，所述螺柱上固定设置有一调节手轮，转动调节手轮，螺柱随之转动，从而使得中台体转动。
优选地，拉紧螺栓的中心轴线与上台体、压板、中台体、下台体的中心线在同一直线上。
优选地，二维倾斜升降工作台底部连接有一升降台。
本发明结构简单，三块分划板相互独立设置，三块分划板可分别独立成像，有效解决影像景深造成的视觉模糊的技术问题，利用控制器将对应分划板的光源的亮度和开关实现控制，且利用二维倾斜升降工作台实现对被检校的数字水准仪在二维方向倾斜式呈现正交状态。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为平行光管结构示意图。
图3为二维倾斜升降工作台结构示意图。
图4为图3的俯视图。
附图标记：1-平行光管，2-二维倾斜升降工作台，3-升降台，4-混凝土台，5-10秒精度的长水准器，6-第一分光镜，7-十五米分划板，8-光源，9-第二分光镜，10-无穷远分划板，11-三十米分划板，12-升降螺柱，13-调节手轮，14-衬套，15-中台体，16-上台体，17-支板，18-拉紧螺栓，19-外管，20-压板，21-簧片，22-下台体。
具体实施方式
本发明数字水准仪专用检定/校准装置，包括相向设置的两个平行光管1；所述两个平行光管1的中心轴线在同一直线上，所述平行光管1上设置有三个分划板安装头，其中两个分划板安装头设置在平行光管1的管身上，另外一个分划板安装头设置在平行光管1的一端上，所述分划板安装头的中心轴线在同一水平面内；所述分划板安装头内均固定设置有分划板和光源8；
安装在平行光管1管身上的两个分划板安装头的一开口端内分别设置有一分光镜，该开口端均位于平行光管1内，所述分光镜分别为第一分光镜6和第二分光镜9，且第一分光镜6的法线与第二分光镜9的法线所在平面相互垂直；位于平行光管1管身上的两个分划板安装头内的光源8发射的光线经所在分划板安装头内的分划板和分光镜后，产生平行于平行光管1中心轴线的同轴光线；位于平行光管1一端上的分划板安装头内的光源8发射的光线经该分划板安装头内的分划板后产生平行于平行光管1中心轴线的同轴光线；
所述光源8上均连接有一控制器，所述控制器均通过无线电与一遥控器相连，遥控器控制光源8的打开和关闭；
所述数字水准仪专用检定/校准装置还包括一二维倾斜升降工作台2，所述二维倾斜升降工作台2设置在两个平行光管1之间。
位于平行光管1管身上的两个分划板安装头的中心轴线之间的距离为35-40mm，设置在平行光管1一端的分划板安装头与靠近该分划板安装头且设置在平行光管1管身上的分划板安装头之间的距离为100-105mm。
分划板分别为十五米分划板7、三十米分划板11、无穷远分划板10，所述无穷远分划板10位于平行光管1一端上的分划板安装头内，靠近该分划板安装头的分划板安装头内的分划板为三十米分划板11。
平行光管1上均设置有一水准器，所述水准器为10秒精度的长水准器5。
两个平行光管1之间的距离为1750-1800mm，所述二维倾斜升降工作台2到两个平行光管1之间的距离相等。
所述二维倾斜升降工作台2包括从上到下依次设置的上台体16、中台体15和下台体22及拉紧螺栓18，所述上台体16朝向中台体15的一面上设置有一凹槽，所述凹槽内设置有一压板20，所述压板20一端与上台体16固定相连，另一端伸出凹槽并与设置中台体15上的锥形通孔的孔壁相抵，所述中台体15通过两个升降调节装置与下台体22相连，两个升降调节装置分别设置在中台体15相邻的两边上，两升降调节装置分别驱动上台体16连同中台体15转动，且其转动轴线相互垂直；中台体15上与升降调节装置所在边相对应的边上分别设置有一簧片21，所述簧片21一端与中台体15相连，另一端与下台体22相连；所述拉紧螺栓18与下台体22卡合后穿过中台体15与上台体16相连，转动拉紧螺栓18，调整上台体16和下台体22之间的距离。
升降调节装置包括与中台体15固定相连的外管19和螺纹管，所述螺纹管外套接有一衬套14，所述衬套14套接在外管19内，螺纹管通过螺纹连接有一升降螺柱12，升降螺柱12伸出螺纹管的一端设置有一连接头，所述连接头与下台体22相抵，所述螺柱上固定设置有一调节手轮13，转动调节手轮13，螺柱随之转动，从而使得中台体15转动。
拉紧螺栓18的中心轴线与上台体16、压板20、中台体15、下台体22的中心线在同一直线上。
二维倾斜升降工作台2底部连接有一升降台3。
使用时，将平行光管1设置在混凝土台4上，被测仪器安装于二维倾斜升降工作台2的上台体16上，仪器的底面通过支板17与上台体16相接触，支板17为不锈钢材料制成，避免上台体16被数字水准仪底面划伤，调节手轮13上均刻有刻度，调节手轮13与螺柱连接在一起，当旋转调整手轮时，上台体16和中台体15一同转动，簧片21压缩，使得仪器绕光轴形成倾斜转动。另一调节手轮13，与上述调节手轮13结构一致，也刻有相同角度刻度，当旋转调整该调节手轮13时，上台体16、中台体15以及下台体22一同转动，另一侧簧片21压缩，使得仪器绕与光管光轴正交的水平横轴形成倾斜转动，倾斜角度可通过刻度显示。
本装置具体的实施操作过程介绍：
设定一个平行光管1为A平行光管1，另一平行光管1为B平行光管1；配套的的遥控器上有四个按键，分别标有大写英文字母A、B、C、D。
一.分划板介绍：
15米、30米处为条码影像分划板，无穷远为双刻线十字丝，并带有视距常数检定用专用上下视距标准双丝。
二.无线遥控装置功能介绍：A键：按下A键，A平行光管1内部15m分划板照亮，B平行光管1内部30m分划板照亮。此功能用于检定电子i角这一检定项目与B功能配合使用。
B键：按下B键，B平行光管1内部15m分划板点亮，B平行光管1内部30m分划板点亮。此功能用于检定电子i角这一检定项目与A功能配合使用。
C键：按下C键，此时A、B两个平行光管1无穷远分划板10亮起，此功能可以用来检定水准仪的光学i角和视距乘常数的大小。
D键：按下D键，此时A、B两个平行光管130m分划板亮起，此功能适用于利用双光管进行数字水准仪补偿误差的检定；利用任一单光管进行单次测站高差标准差、CCD轴与视准轴一致性、视准轴安平误差以及视距测量精度等项目的检定。
三、 电子i角剩余值的检定方法以徕卡、天宝为例具体说明操作步骤:
（一）电子i角的剩余值检定方法
1.电子i角检定的前提是先将光学i角校正到限差值以内，越小越好，可以提高电子i角检定的准确度。
2.任意选择一个平行光管1，瞄准15米或30米分划板均可，把仪器水平横丝切准位于目标分划板条码影像两侧的指标双刻线的中间即1/2处，打开菜单进入测量界面，将测得的视距和高度记录在计算表格中，运用公式：
⊿i=(h-1500)×206265″/d
即可快速获得电子i角的剩余值，其中，h为仪器实际测量的高度值，已知高度为1500，测量读取的视距值为d,单位均为mm。
3.当电子i角剩余值超过规定限差时，需要用机载程序给予校正。
（二）用机载程序校正电子i角
1.精确整平仪器后，开机并按规程仪器恒温以后，再进入电子i角校正程序，请选择费式法进行校正。
2.首先按下遥控器上面的A键，将仪器对准A平行光管1，二维倾斜升降工作台2使数字水准仪的十字丝横丝精确对准光管内的分划板双丝的1/2处，且竖丝对准对应的条码中心位置进行测量，此时该分划板为15m；转动仪器180度对准B平行光管1，此时该分划板为30m，再次进行测量。
3.其次按下B键，不移动仪器，对准平行光管1内该仪器的条码中心进行测量，此时该分划板为15m，再转动仪器180度对准A平行光管1内该仪器的条码中心进行测量。
4.△C为i角值，如果△C过大时，应该多次进行i角程序的校正，直到小于检定规程要求限差即可。
四、电子补偿误差的检定操作步骤如下：（一） 1.置平状态，精确整平仪器，进入仪器的测量模式，设置测量次数调为5次，按下D键，此时A、B平行光管1内30m分划板亮起。先对准A平行光管1内条码中心进行测量，然后转动仪器对准B平行光管1内条码中心进行测量。
（二）前倾状态，将仪器对准A平行光管1，转动二维倾斜升降工作台2上的调节手轮13后微倾螺旋8′使仪器保持前倾状态，分别对A、B平行光管1内条码中心进行测量。
（三）后倾状态，先将之前的前倾螺旋调回置平状态，然后将仪器对准A平行光管1，转动二维倾斜升降工作台2上的调节手轮13前后微倾螺旋8′使仪器保持后倾状态，分别对A、B平行光管1内条码中心进行测量。
（四）左倾状态，先将之前的前倾螺旋调回置平状态，然后将仪器对准A平行光管1，转动二维倾斜升降工作台2上的调节手轮13左右微倾螺旋8′使仪器保持左倾状态，分别对A、B平行光管1内条码中心进行测量。
（五）左倾状态，先将之前的前倾螺旋调回置平状态，然后将仪器对准A平行光管1，转动二维倾斜升降工作台2上的调节手轮13左右微倾螺旋8′使仪器保持右倾状态，分别对A、B平行光管1内条码中心进行测量。
（六）再次置平状态，先将之前的前倾螺旋调回置平状态，然后分别对A、B平行光管1内条码中心进行测量。
以上各组数据均应按照专用表格记录并计算，得出检定结果。
五、单次测站高差误差检定操作步骤如下：
将仪器置平，按下D键，分别对A、B平行光管1内条码中心进行测量5次，共12个测回。用表格记录并计算，得出检定结果。
六．CCD轴与视准轴一致性的检定步骤
精确整平仪器，按下D键，瞄准A或B任何一个光管的30m分划板对应条码影像中央均可。连续观测读数5次取其平均值ho；然后向左水平微动望远镜，瞄准尺带中央距左边缘1/2处，读数5次取其平均值h1；再向右水平微动望远镜，瞄准尺带中央距右边缘1/2处，读数5次取其平均值h2。最后取|h1-h0|和|h2-h0|中的较大值作为检定结果。
七．视准轴安平误差的检定步骤
精确整平仪器，设置成基本测量模式，按下D键，瞄准A或B任何一个光管的30m分划板对应条码影像中央均可，读数5次取其平均值h0。在不改变仪器高度的前提下，调整二维倾斜升降工作台2上的调节手轮13使仪器在前、后、左、右四个方向倾斜1.5度左右，并快速复位到原始整平状态，每个方向均读数5次并取平均值hi,以每个方向的平均值与h0之差的标准偏差作为检定结果。
八．视距测量精度的检定步骤
精确整平仪器，按下D键，瞄准A或B任何一个光管的30m分划板对应条码影像中央均可。随后进入基本测量模式，连续读数10次，分别将每次视距读数的结果与已知值30 m之差的最大值和标准偏差作为视距测量偏差和标准差的检定结果。
九．光学i角和视距乘常数的检定步骤
按下C键，此时A、B两个平行光管1无穷远处的分划板亮起，用望远镜分划板十字丝瞄准目标分划板十字丝中心，如果重合，说明光学i角合格；如果不重合，则需进行校正。用望远镜分划板十字丝瞄准目标分划板十字丝中心，同时，观察望远镜分划板的上下两个视距丝是否卡在目标分划板的标准视距双丝之间，如是，则为合格。

Claims (7)

1.一种数字水准仪专用检定/校准装置，包括相向设置的两个平行光管（1），所述两个平行光管（1）的中心轴线在同一直线上，其特征在于，所述平行光管（1）上设置有三个分划板安装头，其中两个分划板安装头设置在平行光管（1）的管身上，另外一个分划板安装头设置在平行光管（1）的一端上，所述分划板安装头的中心轴线在同一水平面内；所述分划板安装头内均固定设置有分划板和光源（8）；
安装在平行光管（1）管身上的两个分划板安装头的一开口端内分别设置有一分光镜，该开口端均位于平行光管（1）内，所述分光镜分别为第一分光镜（6）和第二分光镜（9），且第一分光镜（6）的法线与第二分光镜（9）的法线所在平面相互垂直；位于平行光管（1）管身上的两个分划板安装头内的光源（8）发射的光线经所在分划板安装头内的分划板和分光镜后，产生平行于平行光管（1）中心轴线的同轴光线；位于平行光管（1）一端上的分划板安装头内的光源（8）发射的光线经该分划板安装头内的分划板后产生平行于平行光管（1）中心轴线的同轴光线；
所述光源（8）上均连接有一控制器，所述控制器均通过无线电与一遥控器相连，遥控器控制光源（8）的打开和关闭；
所述数字水准仪专用检定/校准装置还包括一二维倾斜升降工作台（2），所述二维倾斜升降工作台（2）设置在两个平行光管（1）之间；
所述分划板分别为十五米分划板（7）、三十米分划板（11）、无穷远分划板（10），所述无穷远分划板（10）位于平行光管（1）一端上的分划板安装头内，靠近该分划板安装头的分划板安装头内的分划板为三十米分划板（11）；
所述二维倾斜升降工作台（2）底部连接有一升降台（3）。
2.如权利要求1所述数字水准仪专用检定/校准装置，其特征在于，位于平行光管（1）管身上的两个分划板安装头的中心轴线之间的距离为35-40mm，设置在平行光管（1）一端的分划板安装头与靠近该分划板安装头且设置在平行光管（1）管身上的分划板安装头之间的距离为100-105mm。
3.如权利要求2所述数字水准仪专用检定/校准装置，其特征在于，所述平行光管（1）上均设置有一水准器，所述水准器为10秒精度的长水准器（5）。
4.如权利要求3所述数字水准仪专用检定/校准装置，其特征在于，所述两个平行光管（1）之间的距离为1750-1800mm，所述二维倾斜升降工作台（2）到两个平行光管（1）之间的距离相等。
5.如权利要求1所述数字水准仪专用检定/校准装置，其特征在于，所述二维倾斜升降工作台（2）包括从上到下依次设置的上台体（16）、中台体（15）和下台体（22）及拉紧螺栓（18），所述上台体（16）朝向中台体（15）的一面上设置有一凹槽，所述凹槽内设置有一压板（20），所述压板（20）一端与上台体（16）固定相连，另一端伸出凹槽并与设置中台体（15）上的锥形通孔的孔壁相抵，所述中台体（15）通过两个升降调节装置与下台体（22）相连，两个升降调节装置分别设置在中台体（15）相邻的两边上，两升降调节装置分别驱动上台体（16）连同中台体（15）转动，且其转动轴线相互垂直；中台体（15）上与升降调节装置所在边相对应的边上分别设置有一簧片（21），所述簧片（21）一端与中台体（15）相连，另一端与下台体（22）相连；所述拉紧螺栓（18）与下台体（22）卡合后穿过中台体（15）与上台体（16）相连，转动拉紧螺栓（18），调整上台体（16）和下台体（22）之间的距离。
6.如权利要求5所述数字水准仪专用检定/校准装置，其特征在于，所述升降调节装置包括与中台体（15）固定相连的外管（19）和螺纹管，所述螺纹管外套接有一衬套（14），所述衬套（14）套接在外管（19）内，螺纹管通过螺纹连接有一升降螺柱（12），升降螺柱（12）伸出螺纹管的一端设置有一连接头，所述连接头与下台体（22）相抵，所述螺柱上固定设置有一调节手轮（13），转动调节手轮（13），螺柱随之转动，从而使得中台体（15）转动。
7.如权利要求6所述数字水准仪专用检定/校准装置，其特征在于，所述拉紧螺栓（18）的中心轴线与上台体（16）、压板（20）、中台体（15）、下台体（22）的中心线在同一直线上。
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