CN111595370A - 一种指针归位式自动化调节测量三脚架 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种指针归位式自动化调节测量三脚架，属于测量技术领域，可以实现快速自动化调节三脚架的水平性，通过三角压力触点和中心压力触点来共同指导自升降支腿的升降调节，具体先由技术人员控制其中一个自升降支腿预先上升至合适高度，之后自动调节另一个自升降支腿至同一高度，以自转限移指针驱动的自移指示球停留施压最后一个自升降支腿对应的三角压力触点为准，然后自动调节最后一个自升降支腿至自移指示球沿自转限移指针精准移动至中心压力触点，实现水平面的粗平，大大缩短调节耗时，提高测量效率，同时在测量误差允许的范围内，通过设置弱角控差环来满足自移指示球在一定范围内的偏移，可以在限差范围内有效提高测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及测量技术领域，更具体地说，涉及一种指针归位式自动化调节测量三脚架。
背景技术
三脚架是用来稳定照相机的一种支撑架，以达到某些摄影效果，三脚架的定位非常重要。三脚架按照材质分类可以分为木质、高强塑料材质，铝合金材料、钢铁材料、火山石、碳纤维等多种。
一般人们在使用数码相机拍照的时候往往忽视了三脚架的重要性，实际上照片拍摄往往都离不开三脚架的帮助，比如星轨拍摄、流水拍摄、夜景拍摄、微距拍摄等方面。三脚架的作用无论是对于业余用户还是专业用户都不可忽视的，它的主要作用就是能稳定照相机，以达到某种摄影效果。最常见的就是长时间曝光中使用三脚架，用户如果要拍摄夜景或者带涌动轨迹的图片的时候，需要更长的曝光时间，这个时候，要想相机不抖动，则需要三脚架的帮助。所以，选择三脚架的第一个要素就是稳定性。
三脚架不仅仅只用来稳定照相机，同时也广泛应用在测量领域，且稳定性和精度要求较摄像更为严格，而目前三脚架在进行测量前需要进行安装粗平，市面上绝大部分的三脚架都是人工手动进行调节粗平，为测量仪器的安装和精平打好基础，为测量过程中最重要的工作之一，然而手动调节较为费力，需要一边观察元水准气泡一边来回调节三条支腿，对于具有一定测量经验较为成熟的技术人员来说，调节时间一般耗费30s左右，而对于经验稍浅的新人来说，调节时间一般超过2min，普遍时间耗费较多，效率较低，尤其是在长距离的测量中，需要不断的转站调节三脚架，甚至于一天几公里的水准测量或者导线测量需要经过上百次的三脚架调节，这时调节的时间消耗累加起来就十分耽误测量进程，严重拖慢测量效率。
发明内容
1．要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种指针归位式自动化调节测量三脚架，它可以实现快速自动化调节三脚架的水平性，通过三角压力触点和中心压力触点来共同指导自升降支腿的升降调节，具体先由技术人员控制其中一个自升降支腿预先上升至合适高度，之后自动调节另一个自升降支腿至同一高度，以自转限移指针驱动的自移指示球停留施压最后一个自升降支腿对应的三角压力触点为准，然后自动调节最后一个自升降支腿至自移指示球沿自转限移指针精准移动至中心压力触点，实现水平面的粗平，大大缩短调节耗时，提高测量效率，同时在测量误差允许的范围内，通过设置弱角控差环来满足自移指示球在一定范围内的偏移，而在超过误差后便会主动报警提示技术人员，可以在限差范围内有效提高测量精度。
2．技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种指针归位式自动化调节测量三脚架，包括仪器放置台，所述仪器放置台下端通过销轴转动连接三条呈三角分布的自升降支腿，所述自升降支腿包括安装于仪器放置台下端的固定部，所述固定部下端开凿有调节槽，所述调节槽内滑动连接有滑移部，所述调节槽底端壁上固定安装有端锁气缸，且端锁气缸的输出端与固定部之间固定连接，所述仪器放置台上端安装有调节指示组件，所述调节指示组件包括开设于仪器放置台上端的调节指示槽，所述调节指示槽槽口处固定连接有透明玻璃板，所述调节指示槽中心位置安装有绕中心转动的自转限移指针，所述自转限移指针上活动连接有自移指示球，所述调节指示槽侧壁上镶嵌安装有三个同样呈三角分布的三角压力触点，并与仪器放置台的三个角一一对应且等比缩小。
进一步的，所述自转限移指针包括相互连通且一体成型的指向针部和自转基部，所述自转基部下端固定连接有助动球，所述调节指示槽底壁上开凿有与助动球相匹配的助动槽，指向针部用来作为自移指示球的限移轨道，辅助其快速精准的实现最终调节，自转基部作为基部可以实现指向针部和自移指示球的平面转动，且摩擦力小。
进一步的，所述自转基部中心处开凿有控差孔，所述助动球上端开凿有控制槽，所述控制槽内底壁固定安装有电磁铁，所述电磁铁上端固定连接有与自转基部内壁齐平的中心压力触点，所述中心压力触点外侧套有弱角控差环，所述弱角控差环与电磁铁之间固定连接有一对弹性伸缩杆，弱角控差环可以满足自移指示球在自转基部内一定范围内的移动而不出现干扰和报警行为，这是因为测量是允许一定的误差存在，具体误差范围视测量精度要求而定，而在测量过程中也不可能完全避免误差，例如外界环境干扰和操作仪器时的震动。
进一步的，所述弱角控差环采用铁磁性金属材料制成，所述弱角控差环上端开凿有弱角限移槽，且弱角限移槽的截面形状为弧形，弱角限移槽的设置可以使得在一定水平误差角范围内，自移指示球仍可以处于弱角控差环中即中心压力触点上，代表三脚架处于正常工作状态下，一旦出现水平误差角超限的情况时，弱角限移槽倾斜后等同于平面或是向下的倾斜面，此时自移指示球可以通过弱角控差环离开中心压力触点，代表三脚架处于非正常状态应中断测量，这一状态以中心压力触点接收不到压力信号为准。
进一步的，所述助动球与助动槽之间填充有双态润滑液，且填充高度低于助动球上端面2-3mm，双态润滑液在液态时可以起到对助动球的润滑作用，显著降低摩擦系数，提高响应灵敏度，填充高度的设置是为了避免自转基部在转动过程中导致双态润滑液的逸散消耗。
进一步的，所述双态润滑液为添加了1%-5%固体润滑颗粒的电流变液，所述固体润滑颗粒为四硼酸钠或聚四氟乙烯中的一种，电流变液在通常条件下是一种悬浮液，它在电场的作用下可发生液体—固体的转变．当外加电场强度大大低于某个临界值时，电流变液呈液态；当电场强度大大高于这个临界值时，它就变成固态，从而限制助动球乃至自转限移指针的转动，固体润滑颗粒可以进一步提高润滑性能，减小摩擦。
进一步的，所述指向针部和自转基部的边沿处均设置有一定高度，且高度与自移指示球的直径比为1:5-6，起到对自移指示球的限位作用，避免其从自转限移指针上脱落无法继续指示。
进一步的，所述指向针部与调节指示槽的侧壁和底壁之间均保留有1-2mm的减摩空隙，所述透明玻璃板与自转限移指针之间的距离与自移指示球的直径保持一致，降低自转限移指针与调节指示组件之间接触面，从而降低摩擦，在调节过程中可以更灵敏和精确的进行指示。
进一步的，所述仪器放置台内端固定安装有带有电源的控制器模块,所述控制器模块电性连接有安装在仪器放置台侧壁上的液晶操作屏和开关按钮，方便技术人员通过液晶操作屏对三脚架的自动调节进行控制，自动化程度高。
进一步的，所述仪器放置台下端固定安装有与控制器模块连接的声光报警灯，一旦出现误差超限电力不足的现象时可以及时通知技术人员做好准备。
3．有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
（1）本方案可以实现快速自动化调节三脚架的水平性，通过三角压力触点和中心压力触点来共同指导自升降支腿的升降调节，具体先由技术人员控制其中一个自升降支腿预先上升至合适高度，之后自动调节另一个自升降支腿至同一高度，以自转限移指针驱动的自移指示球停留施压最后一个自升降支腿对应的三角压力触点为准，然后自动调节最后一个自升降支腿至自移指示球沿自转限移指针精准移动至中心压力触点，实现水平面的粗平，大大缩短调节耗时，提高测量效率，同时在测量误差允许的范围内，通过设置弱角控差环来满足自移指示球在一定范围内的偏移，而在超过误差后便会主动报警提示技术人员，可以在限差范围内有效提高测量精度。
（2）自转限移指针包括相互连通且一体成型的指向针部和自转基部，自转基部下端固定连接有助动球，调节指示槽底壁上开凿有与助动球相匹配的助动槽，指向针部用来作为自移指示球的限移轨道，辅助其快速精准的实现最终调节，自转基部作为基部可以实现指向针部和自移指示球的平面转动，且摩擦力小。
（3）自转基部中心处开凿有控差孔，助动球上端开凿有控制槽，控制槽内底壁固定安装有电磁铁，电磁铁上端固定连接有与自转基部内壁齐平的中心压力触点，中心压力触点外侧套有弱角控差环，弱角控差环与电磁铁之间固定连接有一对弹性伸缩杆，弱角控差环可以满足自移指示球在自转基部内一定范围内的移动而不出现干扰和报警行为，这是因为测量是允许一定的误差存在，具体误差范围视测量精度要求而定，而在测量过程中也不可能完全避免误差，例如外界环境干扰和操作仪器时的震动。
（4）弱角控差环采用铁磁性金属材料制成，弱角控差环上端开凿有弱角限移槽，且弱角限移槽的截面形状为弧形，弱角限移槽的设置可以使得在一定水平误差角范围内，自移指示球仍可以处于弱角控差环中即中心压力触点上，代表三脚架处于正常工作状态下，一旦出现水平误差角超限的情况时，弱角限移槽倾斜后等同于平面或是向下的倾斜面，此时自移指示球可以通过弱角控差环离开中心压力触点，代表三脚架处于非正常状态应中断测量，这一状态以中心压力触点接收不到压力信号为准。
（5）助动球与助动槽之间填充有双态润滑液，且填充高度低于助动球上端面2-3mm，双态润滑液在液态时可以起到对助动球的润滑作用，显著降低摩擦系数，提高响应灵敏度，填充高度的设置是为了避免自转基部在转动过程中导致双态润滑液的逸散消耗。
（6）双态润滑液为添加了1%-5%固体润滑颗粒的电流变液，固体润滑颗粒为四硼酸钠或聚四氟乙烯中的一种，电流变液在通常条件下是一种悬浮液，它在电场的作用下可发生液体—固体的转变．当外加电场强度大大低于某个临界值时，电流变液呈液态；当电场强度大大高于这个临界值时，它就变成固态，从而限制助动球乃至自转限移指针的转动，固体润滑颗粒可以进一步提高润滑性能，减小摩擦。
（7）指向针部和自转基部的边沿处均设置有一定高度，且高度与自移指示球的直径比为1:5-6，起到对自移指示球的限位作用，避免其从自转限移指针上脱落无法继续指示。
（8）指向针部与调节指示槽的侧壁和底壁之间均保留有1-2mm的减摩空隙，透明玻璃板与自转限移指针之间的距离与自移指示球的直径保持一致，降低自转限移指针与调节指示组件之间接触面，从而降低摩擦，在调节过程中可以更灵敏和精确的进行指示。
（9）仪器放置台内端固定安装有带有电源的控制器模块,控制器模块电性连接有安装在仪器放置台侧壁上的液晶操作屏和开关按钮，方便技术人员通过液晶操作屏对三脚架的自动调节进行控制，自动化程度高。
（10）仪器放置台下端固定安装有与控制器模块连接的声光报警灯，一旦出现误差超限电力不足的现象时可以及时通知技术人员做好准备。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明仪器放置台的俯视图；
图3为图2中A处的结构示意图；
图4为本发明调节指示槽部分的结构示意图；
图5为图4中B处的结构示意图；
图6为本发明水平状态下的结构示意图；
图7为本发明自升降支腿的结构示意图。
图中标号说明：
1仪器放置台、2调节指示组件、201调节指示槽、202透明玻璃板、3自升降支腿、301固定部、302滑移部、303端锁气缸、4自转限移指针、401指向针部、402自转基部、5自移指示球、6三角压力触点、7中心压力触点、8弱角控差环、9助动球、10助动槽、11双态润滑液、12控制槽、13电磁铁、14弹性伸缩杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种指针归位式自动化调节测量三脚架，包括仪器放置台1，仪器放置台1下端通过销轴转动连接三条呈三角分布的自升降支腿3，请参阅图7，自升降支腿3包括安装于仪器放置台1下端的固定部301，固定部301下端开凿有调节槽，调节槽内滑动连接有滑移部302，调节槽底端壁上固定安装有端锁气缸303，且端锁气缸303的输出端与固定部301之间固定连接，端锁气缸303具有极高的工作稳定性，即使出现断电现象也不会突然下降，仍可以保持调节后的稳定状态，使得三脚架具有断电保护功能。
请参阅图2-3，仪器放置台1上端安装有调节指示组件2，调节指示组件2包括开设于仪器放置台1上端的调节指示槽201，调节指示槽201槽口处固定连接有透明玻璃板202，调节指示槽201中心位置安装有绕中心转动的自转限移指针4，自转限移指针4上活动连接有自移指示球5，调节指示槽201侧壁上镶嵌安装有三个同样呈三角分布的三角压力触点6，并与仪器放置台1的三个角一一对应且等比缩小。
请参阅图4-5，自转限移指针4包括相互连通且一体成型的指向针部401和自转基部402，自转基部402下端固定连接有助动球9，调节指示槽201底壁上开凿有与助动球9相匹配的助动槽10，指向针部401用来作为自移指示球5的限移轨道，辅助其快速精准的实现最终调节，自转基部402作为基部可以实现指向针部401和自移指示球5的平面转动，且摩擦力小，
指向针部401和自转基部402的边沿处均设置有一定高度，且高度与自移指示球5的直径比为1:5-6，起到对自移指示球5的限位作用，避免其从自转限移指针4上脱落无法继续指示，指向针部401与调节指示槽201的侧壁和底壁之间均保留有1-2mm的减摩空隙，透明玻璃板202与自转限移指针4之间的距离与自移指示球5的直径保持一致，降低自转限移指针4与调节指示组件2之间接触面，从而降低摩擦，在调节过程中可以更灵敏和精确的进行指示，自转基部402中心处开凿有控差孔，助动球9上端开凿有控制槽12，控制槽12内底壁固定安装有电磁铁13，电磁铁13上端固定连接有与自转基部402内壁齐平的中心压力触点7，三角压力触点6和中心压力触点7实质上均为压力传感器，中心压力触点7外侧套有弱角控差环8，弱角控差环8与电磁铁13之间固定连接有一对弹性伸缩杆14，弱角控差环8可以满足自移指示球5在自转基部402内一定范围内的移动而不出现干扰和报警行为，这是因为测量是允许一定的误差存在，具体误差范围视测量精度要求而定，而在测量过程中也不可能完全避免误差，例如外界环境干扰和操作仪器时的震动，弱角控差环8采用铁磁性金属材料制成，弱角控差环8上端开凿有弱角限移槽，且弱角限移槽的截面形状为弧形。
弱角限移槽的设置可以使得在一定水平误差角范围内，自移指示球5仍可以处于弱角控差环8中即中心压力触点7上，代表三脚架处于正常工作状态下，一旦出现水平误差角超限的情况时，弱角限移槽倾斜后等同于平面或是向下的倾斜面，此时自移指示球5可以通过弱角控差环8离开中心压力触点7，代表三脚架处于非正常状态应中断测量，这一状态以中心压力触点7接收不到压力信号为准，助动球9与助动槽10之间填充有双态润滑液11，且填充高度低于助动球9上端面2-3mm，双态润滑液11在液态时可以起到对助动球9的润滑作用，显著降低摩擦系数，提高响应灵敏度，填充高度的设置是为了避免自转基部402在转动过程中导致双态润滑液11的逸散消耗。
双态润滑液11为添加了1%-5%固体润滑颗粒的电流变液，固体润滑颗粒为四硼酸钠或聚四氟乙烯中的一种，电流变液在通常条件下是一种悬浮液，它在电场的作用下可发生液体—固体的转变．当外加电场强度大大低于某个临界值时，电流变液呈液态；当电场强度大大高于这个临界值时，它就变成固态，从而限制助动球9乃至自转限移指针4的转动，固体润滑颗粒可以进一步提高润滑性能，减小摩擦。
仪器放置台1内端固定安装有带有电源的控制器模块,采用STM32F103C6单片机芯片为控制核心，控制器模块电性连接有安装在仪器放置台1侧壁上的液晶操作屏和开关按钮，本发明中的其余电气部件同样与控制器模块电性连接，具体的控制电路结构和连接方式为公知的现有技术，在此不再赘述，方便技术人员通过液晶操作屏对三脚架的自动调节进行控制，自动化程度高，仪器放置台1下端固定安装有与控制器模块连接的声光报警灯，一旦出现误差超限电力不足的现象时可以及时通知技术人员做好准备。
使用时，将三脚架撑开放置在指定测量点，打开开关按钮，在液晶操作屏上进入调节界面，首先进行水平面高度调节，此项调节按照技术人员的身高和测量习惯进行个性化设置，先控制其中一个自升降支腿3预先上升至合适高度，之后由控制器模块自动调节另一个自升降支腿3至同一高度，以自转限移指针4驱动的自移指示球5停留施压最后一个自升降支腿3对应的三角压力触点为准，这是因为三角平面的其中两个点位于同一高度时，另一个点必然位于最低高度，自转限移指针4和自移指示球5在重力作用下会转动至那个点并接触施压三角压力触点6且压力信号稳定后，避免因惯性带来的提前接触，此时控制器模块向双态润滑液11施加一定强度的电场，迫使其由液态转变固态从而限制自转限移指针4和自移指示球5的转动，然后自动调节最后一个自升降支腿3至自移指示球5沿自转限移指针4精准移动至中心压力触点，同时电磁铁13断电失去磁场，弱角控差环8在弹性伸缩杆14的弹力作用下上升包围在自移指示球5外侧，此时实现水平面的粗平，大大缩短调节耗时，平均耗时10-15s，缩短时间一倍以上，明显提高测量效率，同时在测量误差允许的范围内，通过设置弱角控差环来满足自移指示球5在一定范围内的偏移，请参阅图6，而在超过误差后便会主动报警提示技术人员，可以在限差范围内有效提高测量精度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种指针归位式自动化调节测量三脚架，包括仪器放置台（1），其特征在于：所述仪器放置台（1）下端通过销轴转动连接三条呈三角分布的自升降支腿（3），所述自升降支腿（3）包括安装于仪器放置台（1）下端的固定部（301），所述固定部（301）下端开凿有调节槽，所述调节槽内滑动连接有滑移部（302），所述调节槽底端壁上固定安装有端锁气缸（303），且端锁气缸（303）的输出端与固定部（301）之间固定连接，所述仪器放置台（1）上端安装有调节指示组件（2），所述调节指示组件（2）包括开设于仪器放置台（1）上端的调节指示槽（201），所述调节指示槽（201）槽口处固定连接有透明玻璃板（202），所述调节指示槽（201）中心位置安装有绕中心转动的自转限移指针（4），所述自转限移指针（4）上活动连接有自移指示球（5），所述调节指示槽（201）侧壁上镶嵌安装有三个同样呈三角分布的三角压力触点（6），并与仪器放置台（1）的三个角一一对应且等比缩小。
2.根据权利要求1所述的一种指针归位式自动化调节测量三脚架，其特征在于：所述自转限移指针（4）包括相互连通且一体成型的指向针部（401）和自转基部（402），所述自转基部（402）下端固定连接有助动球（9），所述调节指示槽（201）底壁上开凿有与助动球（9）相匹配的助动槽（10）。
3.根据权利要求2所述的一种指针归位式自动化调节测量三脚架，其特征在于：所述自转基部（402）中心处开凿有控差孔，所述助动球（9）上端开凿有控制槽（12），所述控制槽（12）内底壁固定安装有电磁铁（13），所述电磁铁（13）上端固定连接有与自转基部（402）内壁齐平的中心压力触点（7），所述中心压力触点（7）外侧套有弱角控差环（8），所述弱角控差环（8）与电磁铁（13）之间固定连接有一对弹性伸缩杆（14）。
4.根据权利要求3所述的一种指针归位式自动化调节测量三脚架，其特征在于：所述弱角控差环（8）采用铁磁性金属材料制成，所述弱角控差环（8）上端开凿有弱角限移槽，且弱角限移槽的截面形状为弧形。
5.根据权利要求2所述的一种指针归位式自动化调节测量三脚架，其特征在于：所述助动球（9）与助动槽（10）之间填充有双态润滑液（11），且填充高度低于助动球（9）上端面2-3mm。
6.根据权利要求5所述的一种指针归位式自动化调节测量三脚架，其特征在于：所述双态润滑液（11）为添加了1%-5%固体润滑颗粒的电流变液，所述固体润滑颗粒为四硼酸钠或聚四氟乙烯中的一种。
7.根据权利要求2所述的一种指针归位式自动化调节测量三脚架，其特征在于：所述指向针部（401）和自转基部（402）的边沿处均设置有一定高度，且高度与自移指示球（5）的直径比为1:5-6。
8.根据权利要求2所述的一种指针归位式自动化调节测量三脚架，其特征在于：所述指向针部（401）与调节指示槽（201）的侧壁和底壁之间均保留有1-2mm的减摩空隙，所述透明玻璃板（202）与自转限移指针（4）之间的距离与自移指示球（5）的直径保持一致。
9.根据权利要求1所述的一种指针归位式自动化调节测量三脚架，其特征在于：所述仪器放置台（1）内端固定安装有带有电源的控制器模块,所述控制器模块电性连接有安装在仪器放置台（1）侧壁上的液晶操作屏和开关按钮。
10.根据权利要求9所述的一种指针归位式自动化调节测量三脚架，其特征在于：所述仪器放置台（1）下端固定安装有与控制器模块连接的声光报警灯。
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