CN108869998A - 一种辅助测量的自动调平云台及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种辅助测量的自动调平云台及其操作方法，自动调平云台包括调平云台、水、水位控制开关、充气泵、气压升降柱与联结底框；所述的调平云台为一盛水绝缘容器，其侧壁上设有进水口，其内盛有水，调平云台底部铰接有至少三个气压升降柱，通过气压升降柱安装在联结底框上，气压升降柱沿圆周方向均匀布置；每个气压升降柱连接有一个充气泵，每个充气泵串联一个水位控制开关和一个电源延时开关器后连接电源的正负极；所述的水位控制开关置于调平云台内，水位控制开关对应于气压升降柱设置在气压升降柱上方。本发明操作简单、操作方便，可大幅减少测量员前期调平时间，提高工作效率。

Description

一种辅助测量的自动调平云台及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种自动调平云台，特别是涉及一种辅助测量的自动调平云台及其操作方法。

背景技术

目前，在煤矿地表沉降、隧洞变形等测量工程中，为使测量数据有效、精准，需在测量前将监测仪器调节至水平。传统的调平方式，多依靠工作人员通过感官观测、手动调节脚架与监测仪器旋钮，这些工作占用了大量的测量时间。为此，设计一种辅助测量的自动调平云台，可极大的提高测量效率，以保障测量工作精准而高效的进行。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单，操作方便，且能够提高调平效率，减少反复操作的辅助测量的自动调平云台及其操作方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种辅助测量的自动调平云台，包括调平云台、水、水位控制开关、充气泵、气压升降柱与联结底框；所述的调平云台为一盛水绝缘容器，其侧壁上设有进水口，其内盛有水，调平云台底部铰接有至少三个气压升降柱，通过气压升降柱安装在联结底框上，气压升降柱沿圆周方向均匀布置；每个气压升降柱连接有一个充气泵，每个充气泵串联一个水位控制开关和一个电源延时开关器后连接电源的正负极；所述的水位控制开关置于调平云台内，水位控制开关对应于气压升降柱设置在气压升降柱上方。

上述的辅助测量的自动调平云台中，所述的水位控制开关包括水位孔、隔水薄膜、浮水橡胶、铜条与铜片；水位孔焊接在调平云台内壁上，形成一底部开口的空心结构；隔水薄膜粘结在水位孔底部开口处，且面积大于开口面积；浮水橡胶置于水位孔内隔水薄膜上方，漂浮在水位孔内水面上；铜条粘结在浮水橡胶上，靠近调平云台内壁侧设置；水位孔处调平云台侧壁上镶嵌有两个铜片，两块铜片之间有高度差，两块铜片的内端能够与铜条接触连通，两个铜片中一个铜片的外端连接电源正极，另一铜片的外端串联充气泵和电源延时开关器后连接电源负极。

上述的辅助测量的自动调平云台中，所述的电源为一个带电源指示灯与电源开关的电源；电源焊接在调平云台外壁上。

上述的辅助测量的自动调平云台中，还包括换气箱，换气箱焊接在调平云台外壁上，换气箱侧壁上设有三通孔，一通孔为充气孔，充气孔内设有单向阀，与充气泵的出气孔通过输气管连接；一通孔设有气门嘴，另一通孔为排气孔，与相对应的气压升降柱连接；所述的充气泵的底座焊接在调平云台外侧壁上，充气泵的进气孔安装有过滤塞。

上述的辅助测量的自动调平云台中，所述的电源延时开关器焊接在调平云台外壁上。

上述的辅助测量的自动调平云台中，所述的气压升降柱顶部与调平云台底部铰接，底部焊接在联结底框顶面上；气压升降柱上顶面为球头，调平云台连接气压升降柱处设有球形凹槽，球头与球形凹槽由环状橡胶圈粘结。

上述的辅助测量的自动调平云台中，调平云台呈三角形，所述的水位控制开关、充气泵、换气箱、电源延时开关器与气压升降柱皆有三个，且皆位于调平云台三个角处。

上述的辅助测量的自动调平云台中，所述的联结底框的形状与测量三脚架云台相同，联结底框套装在测量三脚架云台上。

一种上述的辅助测量的自动调平云台的操作方法，包括如下步骤：

1）支开木质测量三脚架，并将辅助测量的自动调平云台的联结底框安装在测量三脚架云台上；

2）打开电源，静待调平云台自动调节至水平；

3）关闭电源，将监测仪器放置在调平云台上，锁紧中心锁；

4）测量结束后，将辅助测量的自动调平云台的联结底框从测量三脚架云台上拆下来。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明利用水静置水平的自然特性，设计密闭容器调平云台内含一定量的水，通过在云台三角方位设置由水位孔、隔水薄膜、浮水橡胶、铜条与铜片组成的水位控制开关，反馈水位变化信号至调平云台外接的电源、充气泵、小换气箱、电源延时开关器与气压升降柱，使位于调平云台底部的三个气压升降柱受水位变化影响，自动调节调平云台三角的高度，直至水面水平且平行于调平云台，减少了手动调平的繁琐步骤，节约了测量时间，提高了生产效率。

附图说明

图1为传统的木质测量三脚架简明示意图。

图2为本发明的辅助测量的自动调平云台的主视图。

图3为本发明的辅助测量的自动调平云台的左视图。

图4为本发明的辅助测量的自动调平云台的俯视图。

图5为本发明的联结底框示意图。

图6为本发明的调平云台三维示意图。

图7为本发明的水位孔示意图。

图8为图7中水位孔处放大图。

图9为本发明的水位控制开关的原理图。

图10为本发明的气压升降柱示意图。

图11为本发明的精度设计示意图

图12为本发明在辅助测量的自动调平云台操作方法的流程图。

图13为本发明在扫平仪三脚架应用示意图。

图中：1——调平云台，2——进水口，3——中心洞A，4——水，5——隔水薄膜，6——水位孔，7——浮水橡胶，8——铜条，9——细导线，10——电源指示灯，11——电源开关，12——电源，13——充气泵，14——过滤塞，15——进气孔，16——出气孔，17——输气管A，18——单向阀，19——气门嘴，20——换气箱，21——输气管B，22——气压升降柱，23——联结底框，24——中心锁，25——云台，26——脚架，27——脚架绳，28——扭紧螺钮，29——铜片，30——中心洞B，31——木塞，32——排气口，33——充气口，34——监测仪器，35——中心螺纹，36——中心孔，37——电源延时开关器，38——环状橡胶圈。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，传统的木质测量三脚架主要包括中心锁24，带中心洞30的云台25，脚架26，脚架绳27，扭紧螺钮28。使用时，通过扭紧螺钮28调节三个脚架26的长度，使云台25达到水平，然后放上仪器令中心锁24穿过中心孔洞30锁紧仪器基地，此时监测仪器处于一定精度的稳固水平环境。

如图2-4所示，本发明的辅助测量的自动调平云台包括包括调平云台1、水4、三个水位控制开关、三个充气泵13、三个气压升降柱22与联结底框23；如图6所示，所述的调平云台1为一盛水绝缘容器，呈三角形。三个水位控制开关、三个充气泵13、三个气压升降柱22均位于调平云台1的三个角处。调平云台1侧壁上设有进水口2，其内盛有水4，调平云台底部铰接有至少三个气压升降柱22，通过气压升降柱22安装在联结底框23上。所述的气压升降柱22顶部与调平云台1的底部铰接，底部焊接在联结底框23的顶面上；气压升降柱22上顶面为球头，调平云台1连接气压升降柱处设有球形凹槽，球头与球形凹槽由环状橡胶圈38粘结。所述的三个气压升降柱22沿圆周方向均匀布置。环状橡胶圈38具有弹性，当调平云台1倾斜时可相应的拉伸、压缩，同时亦可防止气压升降柱22与调平云台1断开。球头与球形凹槽可保证调平云台1倾斜时，气压升降柱22依旧能升起调平云台1。目前，市场上的气压升降柱制造技术与焊接技术已经较为成熟，可达到本发明要求。在本发明中作用为：1、将本发明的各个部分连接为整体；2、将充气信号转换为升起信号；3、避免升降过程中，调平云台1的倾斜角影响。

每个气压升降柱22连接有一个充气泵13，所述的充气泵13的底座焊接在调平云台1外侧壁上，充气泵13的进气孔安装有过滤塞，出气孔通过输气管17与换气箱的充气孔33连接，换气箱的充气孔33内设有单向阀18；换气箱20焊接在调平云台1外壁上，换气箱20侧壁上还设有两通孔，一通孔设有气门嘴，可用于人工放气；另一通孔为排气孔32，与相对应的气压升降柱22连接。每个充气泵13串联一个水位控制开关和一个电源延时开关器37后连接电源的正负极。所述的水位控制开关置于调平云台1内，水位控制开关对应于气压升降柱22设置在气压升降柱22上方。

如图5所示，联结底框23为形状与测量三脚架云台25的形状相同，联结底框23套装在测量三脚架云台25上。联结底框23可由测量三脚架云台25上方套入，且套入后联结底框23内壁与云台25外壁完全贴合，无法发生水平移动，作为一种简易连接测量三脚架的联结基底。

如图7-9所示，本发明的水位控制开关包括水位孔6、隔水薄膜5、浮水橡胶7、铜条8与铜片29；水位孔6位于调平云台1的三个角处，水位孔6焊接在调平云台1内壁上，形成一底部开口的空心结构。隔水薄膜5为不透水的薄膜，粘结在水位孔6底部开口处，且面积大于开口面积。浮水橡胶7置于水位孔6内隔水薄膜5上方，漂浮在水位孔6内水面上，能够在水位孔6内上下移动。铜条8粘结在浮水橡胶7上，靠近调平云台1内壁侧设置。水位孔6处调平云台侧壁上镶嵌有两个铜片29，两个铜片29之间有高度差，两个铜片29的内端能够与铜条8接触连通，两个铜片29中一个铜片的外端连接电源12的正极，另一铜片的外端串联充气泵13和电源延时开关器37后连接电源12的负极。所述的电源延时开关器37焊接在调平云台1外壁上。所述的电源12为一个带电源指示灯10与电源开关11的电源；电源12焊接在调平云台1的外壁上。

如图9、10所示，水位控制开关的工作原理为：当电源开关11闭合后，根据水往低处流的自然现场，低处的水的深度大于高处水的深度，低处的水位控制开关的两铜片29连通，高处的位控制开关的两铜片29断开。连通的两铜片29使得其对应的充气泵13得电工作，气压升降柱22升高，直至两铜片29断开。考虑到水4流动的惯性，采用的充气泵13充气速度应缓慢，减少水的惯性；安装电源延时开关器37，当铜片29闭合超过一定时间后电路通电，避免惯性影响。根据水位接收系统电理图可知：三组铜片29、充气泵13与电源延时开关器37并联，相互无影响；电源12、电源指示灯10、电源开关11串联为整体，并分别外接三组并联电路。在本发明中的作用为：1、转换水位控制开关的开关信号为充气信号；2、减少水的振荡，消除惯性影响；3、避免三组水位接收系统相互影响。目前市场上过滤塞、输气软管、充气泵、电源、气门嘴、电源延时开关器种类极多、技术较成熟，本发明中的充气泵13可选择FAC4402充气泵等充气速度慢的微型充气泵设备；输气管17/21可选择橡胶输气软管，通过铁丝扭紧连接端即可。电源12可选择12V便携电池，方便更换与携带。过滤塞14可选择空气过滤塞，方便更换与携带。气门嘴19可选择橡胶气门嘴，可通过针状物或气门针人为放气，电源延时开关器37可选择SR-YS电源延时开关器，地线可连接云台外壳或脚架。

如图11所示，传统意义上的调平是指测量环境的各方向水平误差在允许范围内。工程测量时，常以水准管气泡居中作为标准。一般而言，水准管分划值为τ时，居中误差一般为±0.15τ。当水准管间隔分划线为2 mm，安装在DS3级水准仪上的水准管，其分划值不大于20″/2m，水准管内壁圆弧半径越大，分划值越小，其灵敏度越大。本发明自动调平系统采用水位控制精度：假设水平条件下水深N cm，设计高铜片29所在位置离调平云台1底垂直距离为N+L₁ cm，低铜片29所在位置离调平云台1底垂直距离为N+L₂ cm（L₂<L₁），铜条8长度为L₃，铜条8上顶离调平云台1底垂直距离为L₄，调平云台1内壁截面长为L₅。由此可知，为满足应用要求，应设计N、L₁、L₂、L₃、L₄、L₅均大于0，令L₃>L₁-L₂始终成立，使N+L₁-L₄值偏小以提高调平精度。以水准管为例，令（N+L₁-L₄）/L₅接近甚至小于20″/2m，同时再避免人为操作误差，本发明调平精度可达到要求。

如图12所示，本发明的辅助测量的自动调平云台在木质测量三角架的操作步骤主要有三步：第一步，按照传统的方式支开木质测量三脚架，并将本发明的辅助测量的自动调平云台的联结底框23由测量三脚架云台25上方套入；第二步，打开电源开关11，静待调平云台1自动调节至水平；第三步，待电源指示灯11暗后，关闭电源开关10，由调平云台1上方放置监测仪器34，锁紧中心锁24（如需对中，则调节中心锁24与监测仪器34），此时本发明与木质测量三脚架、监测仪器34连接为整体，联结底框23限制水平移动，中心锁24限制垂直移动，监测仪器34处于稳定的水平测量环境。测量结束后，将辅助测量的自动调平云台从木质测量三脚架上拆卸下来，应注意的是：应使用针状物（气门针）通过气门嘴19放空气压升降柱22与小换气箱20的气体，为下一次调平时的气压升降柱22保留升起空间。考虑到人为放置仪器、外接环境等影响，使用前仍需要观察仪器气泡，若气泡居中有偏差，可松开中心锁24，打开电源开关10再次调平；亦可直接调节仪器旋钮至气泡居中。

如图13所示，本发明通过改变联结底框23与调平云台1的形状，还可应用在其他测量仪器，例如常用于水泡式激光扫平仪的扫平仪三脚架。扫平仪三脚架的云台25为圆形，中心锁24位于云台上部。改变本发明的联结底框23为带中心孔36的圆形结构体；提高气压升降柱22整体高度，使中心锁24无法接触调平云台1。改变调平云台1形状为圆柱状，四角设置自动调平系统，中心设置中心螺纹35（与中心锁24尺寸一致）代替中心锁24。通过局部改变本发明的形状、结构，采用相同的原理、操作方法，可适应于不同的测量器材。因此，本发明可作为一种辅助测量的自动调平云台，可广泛应用在测绘领域。

本发明的工作原理如下：根据水往低处流的自然现场，利用水位控制开关、水位接收系统与气压升降柱22组成自动调平系统，将调平云台1三角方位的水位变化信号，经由开关（闭合与断开）信号、充气信号、升起信号，最终转换为能将调平云台1三角调节至水平的自动调平系统。

Claims (9)

1.一种辅助测量的自动调平云台，其特征是：包括调平云台、水、水位控制开关、充气泵、气压升降柱与联结底框；所述的调平云台为一盛水绝缘容器，其侧壁上设有进水口，其内盛有水，调平云台底部铰接有至少三个气压升降柱，通过气压升降柱安装在联结底框上，气压升降柱沿圆周方向均匀布置；每个气压升降柱连接有一个充气泵，每个充气泵串联一个水位控制开关和一个电源延时开关器后连接电源的正负极；所述的水位控制开关置于调平云台内，水位控制开关对应于气压升降柱设置在气压升降柱上方。

2.根据权利要求1所述的辅助测量的自动调平云台，其特征是：所述的水位控制开关包括水位孔、隔水薄膜、浮水橡胶、铜条与铜片；水位孔焊接在调平云台内壁上，形成一底部开口的空心结构；隔水薄膜粘结在水位孔底部开口处，且面积大于开口面积；浮水橡胶置于水位孔内隔水薄膜上方，漂浮在水位孔内水面上；铜条粘结在浮水橡胶上，靠近调平云台内壁侧设置；水位孔处调平云台侧壁上镶嵌有两个铜片，两块铜片之间有高度差，两块铜片的内端能够与铜条接触连通，两个铜片中一个铜片的外端连接电源正极，另一铜片的外端串联充气泵和电源延时开关器后连接电源负极。

3.根据权利要求1所述的辅助测量的自动调平云台，其特征是：所述的电源为一个带电源指示灯与电源开关的电源；电源焊接在调平云台外壁上。

4.根据权利要求2所述的辅助测量的自动调平云台，其特征是：还包括换气箱，换气箱焊接在调平云台外壁上，换气箱侧壁上设有三通孔，一通孔为充气孔，充气孔内设有单向阀，与充气泵的出气孔通过输气管连接；一通孔设有气门嘴，另一通孔为排气孔，与相对应的气压升降柱连接；所述的充气泵的底座焊接在调平云台外侧壁上，充气泵的进气孔安装有过滤塞。

5.根据权利要求1所述的辅助测量的自动调平云台，其特征是：所述的电源延时开关器焊接在调平云台外壁上。

6.根据权利要求1所述的辅助测量的自动调平云台，其特征是：所述的气压升降柱顶部与调平云台底部铰接，底部焊接在联结底框顶面上；气压升降柱上顶面为球头，调平云台连接气压升降柱处设有球形凹槽，球头与球形凹槽由环状橡胶圈粘结。

7.根据权利要求4所述的辅助测量的自动调平云台，其特征是：调平云台呈三角形，所述的水位控制开关、充气泵、换气箱、电源延时开关器与气压升降柱皆有三个，且皆位于调平云台三个角处。

8.根据权利要求1所述的辅助测量的自动调平云台，其特征是：所述的联结底框的形状与测量三脚架云台相同，联结底框套装在测量三脚架云台上。

9.一种权利要求1-8中任一权利要求所述的辅助测量的自动调平云台的操作方法，包括如下步骤：

1）支开木质测量三脚架，并将辅助测量的自动调平云台的联结底框安装在测量三脚架云台上；

2）打开电源，静待调平云台自动调节至水平；

3）关闭电源，将监测仪器放置在调平云台上，锁紧中心锁；

4）测量结束后，将辅助测量的自动调平云台的联结底框从测量三脚架云台上拆下来。