CN109300382B - 具有全站仪坐标测量教学模型斜杆角度调节结构 - Google Patents

具有全站仪坐标测量教学模型斜杆角度调节结构 Download PDF

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Abstract

本分案申请公开了一种全站仪坐标测量教学模型的斜杆角度调节结构，斜杆(9)的一端固定有滚轮，滚轮是车轮形状的磁铁，改变磁铁和紧箍环的接触角度，调节斜杆的倾斜角度；通过全站仪坐标测量教学模型的使用，结合教师的示意讲解，可以使学生生动形象地了解全站仪坐标测量的基本过程及相关工作，极大地提升教学效果。

Description

具有全站仪坐标测量教学模型斜杆角度调节结构
本申请为申请号 2017100250621、申请日 2017-01-13、发明名称“全站仪坐标测量教学模型及测量方法”的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种教学辅助工具，尤其涉及一种教学模型。
背景技术
全站仪坐标测量的主要过程是数据采集和放样，数据采集是测定出待测点的具体坐标，放样是给定一个具体坐标，在实际地形找到这个坐标的具体位置。在坐标测量中，数据采集涉及测站点和后视点的设置内容，以及待测点的测量过程。放样除测站点和后视点的设置外，还要根据坐标数据在实际地形找出点的位置，单纯靠教师的口头讲解，学生无法生动形象地了解全站仪坐标测量的基本过程及相关工作，如：后视点设置，待测点被测出的原理过程，建筑物的测设。
发明内容
为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种全站仪坐标测量教学模型，其分为两个模型，一个为控制点模型，另一个为全站仪模型，两者组合，通过演示，提高教学效果。
本发明的技术方案是：
一种全站仪坐标测量教学模型，包括控制点模型和全站仪模型；
所述控制点模型包括第一底座、第一直杆和标记布，所述第一直杆的底部与第一底座固定连接，标记布套接在第一直杆的上部；
所述全站仪模型，包括第二底座、第二直杆、刻度圆盘、紧箍环和套杆，所述第二直杆的底部与第二底座固定连接；第二直杆的上部是直径小于第二直杆本体的螺纹柱，套杆的下部具有与所述第二直杆的螺纹柱配合的螺纹孔，圆片状的刻度圆盘套在第二直杆的螺纹柱上，将第二直杆的螺纹柱旋入所述套杆的螺纹孔中并旋紧，以将刻度圆盘紧固在第二直杆与套杆之间的第二直杆上部的螺纹柱上；紧箍环箍接在套杆偏下部的外周上，且紧箍环位于刻度圆盘的上方。
所述紧箍环包括环本体、斜杆和横杆，横杆与环本体为一体式结构，环本体的一侧有两个用于紧固环本体的可穿过螺栓的对称螺纹孔，所述斜杆通过其一端的用于调节斜杆倾斜角度的滚轮活动连接在环本体的另一侧。
进一步的，斜杆的一端固定有滚轮，在环本体的一侧上开槽，将滚轮放置在槽体中，并由槽的两侧壁夹住滚轮，两侧壁和滚轮具有供轴穿过的同轴贯穿孔，该轴在伸出两侧壁外部的部分带有螺纹以形成螺纹轴，在螺纹轴上旋紧螺栓以紧固两侧壁的距离，使滚轮被两侧壁夹紧固定。
进一步的，斜杆的一端固定有滚轮，滚轮是车轮形状的磁铁，改变磁铁和紧箍环的接触角度，调节斜杆的倾斜角度。
进一步的，所述螺栓由双耳螺母(6.2)固定于螺纹孔中。
进一步的，所述第二直杆下部的螺纹与第二底座中心处螺纹孔螺纹相连，所述第一直杆下部的螺纹与第一底座中心处螺纹孔螺纹相连，且第一直杆和第二直杆均为圆柱型可伸缩杆。
进一步的，所述刻度圆盘带有均匀刻度标记(7.1)，且所述刻度标记的“0”刻度处有标记“X”，“90”刻度处有标记“Y”，刻度圆盘的圆心处有螺纹孔,与第二直杆上部的螺纹配合以固定连接，所述套杆的上部标记“Z”，所述斜杆和横杆杆身分别有标记“SD”和“HD”，且均为圆柱可伸缩杆。
进一步的，所述第一底座和第二底座均为圆盘，圆盘的圆心处开有螺纹孔，第一底座的螺纹孔与带有螺纹的第一直杆螺纹连接，第二底座的螺纹孔与带有螺纹的第二直杆螺纹连接。
一种使用任一上述全站仪坐标测量教学模型的全站仪坐标测量方法，步骤如下：数据采集与放样。
进一步的，所述数据采集的方法如下：全站仪模型放在一测站点A处，代表架设全站仪完成，将控制点模型放在后视点B处，代表完成后视点的设置，稍松开套杆，转动紧箍环，使得斜杆和横杆所在平面与后视点B大致在同一平面内，扭动双耳螺母（6.2）固定紧箍环的环本体，然后摆动斜杆，让斜杆对准后视点B的标记布，旋转套杆进行再固定，代表全站仪对准后视点B以进行后视点的定向，使全站仪找到坐标系北方向，代表建立了坐标系；随后重复上述步骤，将全站仪对准未知待测点C，此时斜杆代表了全站仪到待测点C的斜距SD，横杆代表了全站仪到待测点C的平距HD，斜杆与横杆的夹角为α；
几何关系为SD × cos α ＝ HD；
横杆与刻度圆盘上“0”刻度标记的夹角为β，β为未知待测点C的坐标方位角,根据已知测站点A（XA，YA，ZA）坐标来测出待测点C（XC，YC，ZC）坐标，几何关系为
XC=XA+HD×cosβ
YC=YA+HD×sinβ
ZC=ZA+SD×sinα
以此得到全部待测点坐标，完成数据采集。
进一步的，所述放样，全站仪模型放在一测站点A处，代表架设全站仪完成，将控制点模型放在后视点B处，代表完成后视点的设置，对后视点进行定向之后，移动控制点坐标模型，然后转动紧箍环的环本体，摆动斜杆使之对准控制点模型，扭动双耳螺母（6.2）固定紧箍环，旋转套杆进行再固定，由此时的斜杆代表的斜距SD、横杆代表的平距HD、以及横杆与圆刻度盘上标记的“0”刻度代表的X轴之间的夹角β、横杆与斜杆之间的夹角α，得目前控制点坐标（XC ’，YC ’，ZC ’），几何关系为：
XC ’=XA+HD×cosβ
YC ’=YA+HD×sinβ
ZC ’=ZA+SD×sinα
根据与所给已知点坐标对比相差的坐标数值，
ΔX=XC-XC ’
ΔY=YC-YC ’
ΔZ=ZC-ZC ’
再进行有目的的移动控制点模型，重复上述步骤，直到坐标对比相差数值ΔX、ΔY、ΔZ 为0，此时控制点模型所在位置即为已知点坐标在实际地形的具体位置，其他放样点同理用上述步骤找出，完成放样。
本发明的有益效果是：通过全站仪坐标测量教学模型的使用，结合教师的示意讲解，可以使学生生动形象地了解全站仪坐标测量的基本过程及相关工作，极大地提升教学效果。
附图说明
本发明共有附图9幅。
图1为利用本发明控制点模型的主视图；
图2为本发明控制点模型的俯视图；
图3为本发明全站仪模型的主视图；
图4为本发明全站仪模型的俯视图
图5为本发明全站仪模型的局部放大图；
图6为本发明全站仪模型的局部放大立体图；
图7为本发明控制点模型的立体图；
图8为本发明全站仪模型的立体图；
图9为一种斜杆倾斜角度调节结构。
图中附图标记如下：1、第一底座，2、第一直杆，3、标记布，4、第二底座，5、第二直杆，6、紧箍环，6.1、螺栓，6.2、双耳螺母，6.3、滑动轮，7、刻度圆盘，7.1、刻度标记，8、套杆，9、斜杆，10、横杆。
具体实施方式
下面结合附图1-9对本发明做进一步说明：
本发明的技术方案是：全站仪坐标测量教学模型，主要分为两部分。一部分为控制点模型，作为后视点和待测点使用；该控制点模型包括：第一第一直杆2与第一底座1通过螺母与螺栓的方式相连，标记布3套在第一直杆2上。另一部分为全站仪模型，所述全站仪模型，包括第二底座4、第二直杆5、刻度圆盘7紧箍环6和套杆8，所述第二直杆5的底部与第二底座4固定连接；
第二直杆5的上部是直径小于第二直杆本体的螺纹柱，套杆的下部具有与所述第二直杆的螺纹柱配合的螺纹孔，圆片状的刻度圆盘7套在第二直杆5的螺纹柱上，将第二直杆5的螺纹柱旋入所述套杆的螺纹孔中并旋紧，以将刻度圆盘7紧固在第二直杆5与套杆8之间的第二直杆5上部的螺纹柱上；紧箍环6箍接在套杆8偏下部的外周上，且紧箍环6位于刻度圆盘7的上方。即用套杆的螺旋孔旋紧螺纹柱的方式，将套在螺纹柱上的刻度圆盘7紧固在第二直杆本体与套杆之间；所述紧箍环6包括环本体、斜杆9和横杆10，横杆10与环本体为一体式结构或者固定连接，环本体的一侧有两个用于紧固环本体的可穿过螺栓6.1的对称螺纹孔，所述斜杆9通过其一端的用于调节斜杆9倾斜角度的滚轮活动连接在环本体的另一侧，即该环本体上具有斜杆倾斜角度调节结构，在一种实施例中，该调节结构是：参见图9，斜杆9的一端固定有滚轮，在环本体的一侧上开槽，将滚轮放置在槽体中，并由槽的两侧壁夹住滚轮，两侧壁和滚轮具有供轴穿过的同轴贯穿孔，该轴在伸出两侧壁外部的部分带有螺纹以形成螺纹轴，在螺纹轴上旋紧螺栓以紧固两侧壁的距离，使滚轮被两侧壁夹紧固定；螺栓旋松后，滚轮为可转动状态，调节斜杆角度。
所述第一底座1和第二底座4均是圆盘结构，厚度为20mm，直径100mm，螺旋孔直径8mm，圆心处有螺纹孔。
所述刻度圆盘7是厚度为2mm，直径120mm，螺纹孔直径6mm的圆盘，其上带有均匀刻度标记(7.1)，且“0”刻度处有标记“X”，“90”刻度处有标记“Y”，刻度圆盘7的圆心处有螺纹孔，用于套接在第二直杆5带有螺纹的上部。
所述第二直杆5下部带螺纹处与第二底座4圆心处螺纹孔相连，第一直杆2下部带螺纹处与第一底座1圆心处螺纹孔相连，且两杆均为圆柱可伸缩杆。第二直杆5的高度200mm，由直径分别为12mm和10mm，高度为100mm的两根杆组成可伸缩杆。其下部有长为16mm，直径为8mm的螺纹柱可与第二底座4螺纹孔相连。第二直杆的上部有长为30mm，直径为6mm的螺纹柱与所述紧箍环6、刻度圆盘7和套杆8相连。
所述套杆8长为100mm，直径10mm，下部螺纹孔直径6mm，在紧箍环6之上，套在直杆5上部螺纹处，固定紧箍环6和刻度圆盘7。且套杆8上部有标记“Z”。
所述斜杆9和横杆10杆身分别有标记“SD”和“HD”，且均为圆柱可伸缩杆。其长度分别为160mm和100mm，直径都为6mm。
所述滑动轮6.3焊接在连接部分与紧箍环6为一整体。
在一种实施例中，为了调整斜杆的倾斜角度，使用另一种对斜杆角度调节结构，即将滚轮设置成车轮形状的磁铁，改变磁铁和紧箍环的接触角度，从而调节斜杆的倾斜角度参见图6。
上文中的直杆和刻度圆盘材质均为刚度和韧性较好的低碳钢。
在一个实施例中，所述全站仪坐标测量教学模型的控制点模型由第一底座1、第一直杆2和标记布3相互组装而成，作为后视点和待测点使用，该模型可以为多个且第一直杆2为可伸缩杆，标记布上标记字母“A”、“B”、“C”等以表示后视点和不同的待测点。全站仪模型由第二底座4与直杆5下部相连，第二直杆5为可伸缩杆，其上部由下至上依次安装刻度圆盘7、紧箍环6和套杆8。刻度圆盘7圆心处有螺纹孔被第二直杆5上部贯通。套杆8下部螺纹孔套在第二直杆5上起固定刻度圆盘7的作用。刻度圆盘7上的刻度标记7.1代表度数，其中为“0”、“90”的刻度标记处还分别带有标记“X”、“Y”，分别代表建立的大地坐标系中的X轴和Y轴，套杆8代表大地坐标系的Z轴。与紧箍环6为一体的横杆10代表平距HD，其代表斜杆9即斜距SD的投影。紧箍环6在套杆8固定前可绕直杆5上部旋转，斜杆9与滑动轮6.3相连，并可绕滑动轮6.3上下摆动。
将可拆卸的全站仪模型安装好，放在一测站点A处，代表架设全站仪完成。将可拆卸控制点模型安装好放在后视点B处，代表完成后视点的设置。之后稍松开套杆8，转动紧箍环6，使得斜杆9和横杆10所在平面与后视点B大致在同一平面内，扭动双耳螺母6.2固定紧箍环6，然后摆动斜杆9，让斜杆对准后视点B标记布3，旋转套杆8进行再固定，代表全站仪对准后视点B，此目的是进行后视点的定向，使全站仪找到坐标系北方向，代表建立了坐标系。随后重复上述步骤，将全站仪对准未知待测点C，此时斜杆9代表了全站仪到待测点C的斜距SD，横杆10代表了全站仪到待测点C的平距HD，斜杆9与横杆10的夹角为α；
几何关系为SD × cos α ＝ HD；
横杆10与刻度圆盘7上“0”刻度标记的夹角为β，β为未知待测点C的坐标方位角，根据已知测站点A（XA，YA，ZA）坐标来测出待测点C（XC，YC，ZC）坐标，几何关系为
XC=XA+HD×cosβ
YC=YA+HD×sinβ
ZC=ZA+SD×sinα
以此得到全部待测点坐标，完成数据采集。
放样过程的测站点和后视点设置同数据采集过程，对后视点进行定向之后，有目的的移动控制点坐标模型，然后转动紧箍环6，摆动斜杆9使之对准控制点坐标模型，扭动双耳螺母6.2固定紧箍环6，旋转套杆8进行再固定，由此时的斜杆9代表的斜距SD、横杆10代表的平距HD、以及横杆10与圆刻度盘7上标记的“0”刻度代表的X轴之间的夹角β和横杆10与斜杆9之间的夹角α，得目前控制点坐标（XC ’，YC ’，ZC ’），几何关系为：
XC ’=XA+HD×cosβ
YC ’=YA+HD×sinβ
ZC ’=ZA+SD×sinα
根据与所给已知点坐标对比相差的坐标数值，
ΔX=XC-XC ’
ΔY=YC-YC ’
ΔZ=ZC-ZC ’
再进行有目的的移动控制点模型，重复上述步骤，直到坐标对比相差数值ΔX、ΔY、ΔZ为0，此时控制点模型所在位置即为已知点坐标在实际地形的具体位置，其他放样点同理用上述步骤找出，完成放样。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种具有全站仪坐标测量教学模型斜杆角度调节结构，其特征在于，包括控制点模型和全站仪模型；所述控制点模型包括第一底座(1)、第一直杆(2)和标记布(3)，所述第一直杆(2)的底部与第一底座(1)固定连接，标记布(3)套接在第一直杆(2)的上部；所述全站仪模型，包括第二底座(4)、第二直杆(5)、刻度圆盘(7)、紧箍环(6)和套杆(8)，所述第二直杆(5)的底部与第二底座(4)固定连接；第二直杆(5)的上部是直径小于第二直杆本体的螺纹柱，套杆的下部具有与所述第二直杆的螺纹柱配合的螺纹孔，圆片状的刻度圆盘(7)套在第二直杆(5)的螺纹柱上，将第二直杆(5)的螺纹柱旋入所述套杆的螺纹孔中并旋紧，以将刻度圆盘(7)紧固在第二直杆(5)与套杆(8)之间的第二直杆(5)上部的螺纹柱上；紧箍环(6)箍接在套杆(8)偏下部的外周上，且紧箍环(6)位于刻度圆盘(7)的上方；所述紧箍环(6)包括环本体、斜杆(9)和横杆(10)，横杆(10)与环本体为一体式结构，环本体的一侧有两个用于紧固环本体的可穿过螺栓(6.1)的对称螺纹孔，所述斜杆(9)通过其一端的用于调节斜杆(9)倾斜角度的滚轮活动连接在环本体的另一侧；斜杆（9）的一端固定有滚轮，滚轮是车轮形状的磁铁，改变磁铁和紧箍环的接触角度，调节斜杆的倾斜角度；所述螺栓(6.1)由双耳螺母(6.2)固定于螺纹孔中；所述第二直杆(5)下部的螺纹与第二底座(4)中心处螺纹孔螺纹相连，所述第一直杆(2)下部的螺纹与第一底座(1)中心处螺纹孔螺纹相连，且第一直杆(2)和第二直杆(5)均为圆柱型可伸缩杆。
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