CN113776557B - 一种经纬仪水平方向一测回精度的测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种经纬仪水平方向一测回精度的测试系统，测试系统包括工作台、设置在工作台上的光源，以及沿光源的投射方向自后向前依次设置在工作台上的多齿分度台、平行光管及相机，光源的投射方向沿水平方向延伸，多齿分度台包括机台及绕第二转动中心线转动地设置在机台上的旋转台，机台水平设置在工作台上，第二转动中心线沿竖直方向延伸，待测经纬仪设置在旋转台上，测试系统还包括计算机，计算机与相机、计算机与待测经纬仪分别电性连接或通讯连接，计算机中具有用于作为十字丝的参照的标准十字丝。本发明既可以节省人力、降低测试工作的强度，又可以增加数据记录的准确度，提高测试效率。

Description

一种经纬仪水平方向一测回精度的测试系统

技术领域

本发明涉及测绘仪器领域，尤其涉及一种经纬仪水平方向一测回精度的测试系统。

背景技术

经纬仪是测量水平面方位角和垂直面俯仰角的大地测量用精密光电测角仪器。水平一测回精度作为经纬仪测试中最为重要的技术指标之一，也是划分该经纬仪精度等级的依据，更是衡量该经纬仪方位测量准确度的标准。因此，经纬仪在出厂前都需要经过水平方向一测回精度测试，只有精度达到合格标准，该经纬仪才能够售卖和使用。目前的经纬仪水平方向一测回精度测试主要依靠人工肉眼进行观察测量并记录数据，由于测试过程中涉及的步骤、数据繁多，因此存在记录数据环节容易出错、肉眼观察测量易疲劳等缺点，测试效率较低。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种结构简单、自动化程度高、测试精度高的经纬仪水平一测回精度测试系统。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种经纬仪水平方向一测回精度的测试系统，待测经纬仪包括基座及照准部，所述照准部能够绕第一转动中心线转动地设置在所述基座上，所述第一转动中心线沿所述待测经纬仪的高度方向延伸，所述照准部包括目镜，所述目镜中具有十字丝，所述测试系统包括工作台、设置在所述工作台上的光源，以及沿所述光源的投射方向自后向前依次设置在所述工作台上的多齿分度台、平行光管及相机，所述光源的投射方向沿水平方向延伸，所述多齿分度台包括机台及绕第二转动中心线转动地设置在所述机台上的旋转台，所述机台水平设置在所述工作台上，所述第二转动中心线沿竖直方向延伸，所述待测经纬仪设置在所述旋转台上，所述测试系统还包括计算机，所述计算机与所述相机、所述计算机与所述待测经纬仪分别电性连接或通讯连接，所述计算机中具有用于作为所述十字丝的参照的标准十字丝。

优选地，所述相机包括镜头组件，所述镜头组件与所述平行光管沿所述光源的投射方向共线延伸。

优选地，所述照准部绕所述第一转动中心线相对所述基座旋转的角度为α，所述旋转台绕所述第二转动中心线相对所述机台旋转的角度为β，所述计算机用于记录所述α、所述β，以及用于计算所述十字丝投射在所述相机中的图像与所述标准十字丝之间的横向偏移角度Δγ，所述计算机还用于计算所述待测经纬仪的水平方向一测回精度μ。

优选地，所述测试系统还包括导轨，所述导轨沿所述光源的投射方向延伸，将所述相机能够沿所述导轨的长度延伸方向相对滑动地设置在所述导轨上。

进一步优选地，所述测试系统还包括底板，所述导轨固设于所述底板上，所述平行光管固设于所述底板上，所述底板固设于所述工作台上。

更进一步优选地，所述底板采用铝合金材料制成。

优选地，所述光源固定设置在光源支架上，所述光源支架可拆卸地安装在所述工作台上。

进一步优选地，所述光源支架上设有第一磁性件，所述工作台上设有第二磁性件，所述第一磁性件与所述第二磁性件能够磁性吸合。

优选地，所述多齿分度台的角度均分精度为0.1”。

优选地，所述工作台具有第一台面及第二台面，所述第二台面高于所述第一台面，所述光源及所述多齿分度台设置在所述第一台面上，所述平行光管及所述相机设置在所述第二台面上。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明提供的经纬仪水平方向一测回精度的测试系统，通过设置光源、相机、计算机等一系列自动化系统，大大简化了经纬仪水平方向一测回精度的测试方法，该系统无需通过肉眼将待测经纬仪目镜里的十字标与参考坐标对准，只需要将目镜大概对准相机的镜头，经过计算机处理即可得到准确的测量数据，并且测量的数据可以由计算机内部发送和记录，避免数据在人为手动输入过程中发生错误，既可以节省人力、降低测试工作的强度，又可以增加数据记录的准确度，提高测试效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1为申请人现有的经纬仪水平方向一测回精度的测试系统示意图；

附图2为图1中测试系统的数据记录界面示意图；

附图3为本发明一具体实施例中经纬仪水平方向一测回精度的测试系统示意图；

附图4为本实施例中计算机标准十字丝界面的示意图；

其中：100、待测经纬仪；110、基座；120、照准部；121、照准支架；122、望远镜；122a；目镜；122b、物镜；123、显示面板；200、多齿分度台；210、机台；220、旋转台；300、参考坐标；400、工作台；400a、第一台面；400b、第二台面；410、底板；420、导轨；431、镜头支架；432、导向件；433、平行光管支架；500、光源；510、光源支架；600、平行光管；700、相机；710、镜头组件；1、十字丝的图像；2、标准十字丝；3、测试人员；X、第一转动中心线；Y、第二转动中心线；Z、第三转动中心线；P、光源的投射方向。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。

参见图1及图2所示为申请人现有的经纬仪水平方向一测回精度的测试系统，该测试系统包括工作台400，测试时测试人员3位于工作台400的一侧（以图中所示的视角为例为右侧），沿逐渐远离测试人员3的方向上，该测试系统还包括依次设置在工作台400上的多齿分度台200、平行光管600及参考坐标300。

其中，多齿分度台200用于进行精密的旋转角度控制，其精度为0.1”。多齿分度台200包括机台210及绕第二转动中心线Y转动地设置在机台210上的旋转台220，机台210水平设置在工作台400上，第二转动中心线Y沿竖直方向延伸。多齿分度台200上标有刻度，可以读出旋转台220相对于机台210所旋转的角度β，测试过程中以β为参考标准角度。

平行光管600呈圆筒状，用于产生平行光束，使得测试人员3能够通过待测经纬仪100的目镜122a观察到参考坐标300中的标准十字丝。

待测经纬仪100包括基座110及照准部120，照准部120能够绕第一转动中心线X转动地设置在基座110上，第一转动中心线X沿待测经纬仪100的高度方向延伸。照准部120进一步包括照准支架121、望远镜122及显示面板123，其中望远镜122能够绕第三转动中心线Z转动地设置在照准支架121上，第三转动中心线Z沿待测经纬仪100的宽度方向延伸。望远镜122沿自身长度方向的相异两侧分别为目镜122a与物镜122b，目镜122a中具有用于与目标物对准的十字丝。在经纬仪水平方向一测回精度的测试过程中，目镜122a中的十字丝主要用于与参考坐标300中的标准十字丝进行对准，以实现精度测量。

显示面板123用于显示照准部120绕第一转动中心线X相对基座110旋转的角度α，且显示面板123具有分设于照准支架121沿自身厚度方向相异两侧的两组，两组显示面板123的显示内容相同。

待测经纬仪100使用时，目镜122a靠近人眼，物镜122b靠近待观察的目标物，从而测试人员3人能够从目镜122a中观察到经物镜122b放大的图像。待测经纬仪100使用时具有正镜状态及倒镜状态，正镜状态下，将望远镜122绕第三转动中心线Z竖直旋转180°，即可转换为倒镜状态；反之倒镜状态下将望远镜122绕第三转动中心线Z竖直旋转180°也可转换为正镜状态。对称两组显示面板123的设置正是为了让使用者在正镜状态与倒镜状态下都方便读数。正镜状态与倒镜状态的设置有助于提高经纬仪的测量精度，其具体概念及区分方法是本领域技术人员所熟知的公知常识，此处不再赘述。

基于上述测试系统，申请人现有的经纬仪水平方向一测回精度的测试方法包括以下步骤：

S1、将多齿分度台200的旋转台220的旋转角度调至β₀=0°，将待测经纬仪100的基座110固定设置在旋转台220上，使得基座110与旋转台220能够同轴转动，即，使得第一转动中心线X与第二转动中心线Y基本呈共线延伸，此处强调“基本”是因为由于待测经纬仪100通常存在微量的误差（也正是本测试方法所要测量的误差），因此不能够保证第一转动中心线X完全沿竖直方向延伸；

S2、调整平行光管600与望远镜122的延伸方向一致，将参考坐标300紧靠在平行光管600远离望远镜122的一端部，使得测试人员3能够通过目镜122a观察到参考坐标300中的标准十字丝；

S3、旋转调整照准部120，通过肉眼将目镜122a里的十字丝与参考坐标300上的标准十字丝对准，然后将显示面板123上的水平角α归零；

S4、正镜状态下，将旋转台220朝一个方向（顺时针或逆时针）转动Δβ=15°39’7.8”（=360°/23），保持待测经纬仪100的基座110与旋转台220固定连接，水平转动照准部120，通过肉眼将目镜122a里的十字丝再次对准参考坐标300上的标准十字丝，记录下显示面板123上转动的水平角α₁；

S5、重复执行步骤S4共23次，每次将旋转台220沿同一方向旋转相同的角度Δβ，当旋转台220的总旋转角度为β_i=15°39’7.8”×i时，记录待测经纬仪100显示面板123上转动的水平角α_i，1≤i≤23，共得到23组正镜测试角度α_i；

S6、倒镜状态下，重复执行步骤S4~S5，得到23组倒镜测试角度α’_i；

S7、将上述正镜测试角度α_i、倒镜测试角度α’_i输入计算机，计算平均值、差值、方向值等，最终得到待测经纬仪100的水平方向一测回精度，数据记录界面参见图2所示。

由此可见，申请人已有的经纬仪水平方向一测回精度的测试系统及测试方法，涉及到大量依靠人力的劳动——需要人眼将十字丝与标准十字丝对准、人工记录数据，并且每台待测经纬仪100都需要大量重复性的劳动工作，实际操作时测试效率很低，也非常容易使测试人员3疲劳，导致在对准和记录数据过程中出错。

因此，本发明提出一种自动化程度高、节省人力、提高测试效率和准确性的新型经纬仪水平方向一测回精度的测试系统。

参见图3所示，为本发明一具体实施例中的测试系统。该测试系统包括工作台400、设置在工作台400上的光源500，以及沿光源的投射方向P自后向前依次设置在工作台400上的多齿分度台200、平行光管600及相机700。其中，多齿分度台200及平行光管600可采用与上述已有测试系统中相同的结构，待测经纬仪100的结构也与上述结构相同，测试时待测经纬仪100同样固定在旋转台220上。

本实施例中，相机700包括长筒状的镜头组件710，光源500紧靠在待测经纬仪100的目镜122a上，光源的投射方向P沿水平方向延伸，镜头组件710、平行光管600及待测经纬仪100的望远镜122沿光源的投射方向P共线延伸，从而光源500能够将目镜122a中的十字丝的图像1准确投射到镜头组件710中。

进一步地，为了实现测试系统的自动化，该测试系统还包括计算机（图中未示出），计算机与相机700、计算机与待测经纬仪100分别电性连接或通讯连接，计算机中具有用于作为十字丝的图像1的参照的标准十字丝2。计算机用于记录角度α、β，以及用于计算十字丝的图像1与标准十字丝2之间的横向偏移角度Δγ（参见图4所示），并进一步用于计算待测经纬仪100的水平方向一测回精度μ，以及用于判断待测经纬仪100的精度μ是否合格。

为了进一步优化该测试系统，本实施例中，工作台400具有第一台面400a及第二台面400b，第二台面400b高于第一台面400a，光源500及多齿分度台200设置在第一台面400a上，平行光管600及相机700设置在第二台面上，从而既方便搬运待测经纬仪100、操作多齿分度台200，又能够将上述镜头组件710、平行光管600、望远镜122及光源500设置在同一水平高度。

本实施例中，光源500可拆卸的设置在第一台面400a上，以便于安装、维修、更换等。具体地，光源500固定设置在光源支架510上，光源支架510可拆卸地安装在第一台面400a上。此处具体采用磁性元件实现拆卸连接，光源支架510的底部设有第一磁性件（图中未示出），第一台面400a上设有第二磁性件（图中未示出），第一磁性件与第二磁性件能够磁性吸合，连接稳定，拆装方便。在其他实施例中，光源支架510与第一台面400a也可以采用机械配合等其他方式实现可拆卸连接。

本实施例中，第二台面400b上固设有底板410，相机700及平行光管600均设置在底板410上。底板410采用铝合金材料制成，轻便且强度较高、成本较低。底板410上固设有平行光管支架433，用于固定支撑平行光管600。相机700及其镜头组件710能够沿光源的投射方向P前后移动地设置在底板410上。具体地，沿光源的投射方向P上，底板410的前端部部分位于第二台面400b的外侧，便于人工调节，该前端部上固设有沿光源的投射方向P延伸的导轨420，镜头组件710固设于镜头支架431上，镜头支架431的底部设有导向件432，本实施例中导向件432具体采用滚轮，滚轮能够沿导轨420的延伸方向滚动地设置在导轨420上，从而能够带动相机700及其镜头组件710沿导轨420前后滑动、调整焦距。

下面具体阐述本实施例中测试系统的测试方法，包括如下步骤：

（0-1）打开光源500、相机700及计算机，并使得计算机与相机700、待测经纬仪100分别电性连接或通讯连接；

（0-2）将光源500固定设置在光源支架510上，将光源支架510通过第一磁性件安装到第一台面400a上；

（0-3）将光源500、待测经纬仪100、平行光管600、相机700沿光源的投射方向P自后向前依次设置；

（0-4）将相机700安装在导轨420上，将平行光管600安装在平行光管支架433上，并将底板410安装在第二台面400b上；

（1）将水平放置的多齿分度台200的旋转台220的旋转角度调至β₀=0°，将待测经纬仪100的基座110固定设置在旋转台220上，使得基座110与旋转台220能够同轴转动；

（2）点亮光源500，再旋转待测经纬仪100的照准部120，使得物镜122b对准平行光管600，将相机700沿导轨420前后滑动并调整焦距，使得光源500射出的光线能够将目镜122a中十字丝的图像1通过平行光管600投射到镜头组件710中，且十字丝能够在相机700中清晰成像，进一步调整照准部120的旋转角度，使得十字丝的图像1完全对准计算机中的标准十字丝2，然后将显示面板123上的角度α归零；

（3）保持光源500在第一台面400a上的位置不变，待测经纬仪100处于正镜状态下，将旋转台220旋转角度Δβ=15°39’7.8”，再旋转照准部120，当物镜122b大致对准平行光管600时，相机700即可再次捕捉到十字丝的图像1，从而计算机能够计算得到十字丝的图像1与标准十字丝2之间的横向偏移角度Δγ₁，此时显示面板123上的角度为α₁，则正镜测试角度θ₁=α₁+Δγ₁；

（4）重复执行步骤（3）共23次，每次将旋转台220沿同一方向旋转角度Δβ，当旋转台220的总旋转角度β_i=i×Δβ时，待测经纬仪100的正镜测试角度θ_i=α_i+Δγ_i，其中1≤i≤23，其中，当α_i>β_i时，Δγ_i为负值；当α_i<β_i时，Δγ_i为正值；

（5）将待测经纬仪100转换至倒镜状态，重复执行步骤（3）~（4），每次将旋转台220沿同一方向旋转角度Δβ，得到多组倒镜测试角度θ’_i；

（6）通过计算机分析θ_i及θ’_i，计算得到待测经纬仪100的水平方向一测回精度μ。

（7）若μ≤μ₀，则计算机判定待测经纬仪100合格，并将正镜测试角度θ_i、倒镜测试角度θ’_i及测试结果μ上传到数据库中；若μ>μ₀，则计算机判定待测经纬仪100不合格，将待测经纬仪100进行整改返修，返修后再次执行步骤（1）~（7），本实施例中，μ₀=2”。

其中，上述步骤（0-1）、（0-2）、（0-3）、（0-4）及步骤（1）彼此不分先后。

如此，使用本实施例的测试系统时，测试人员3只需要将物镜122b大致对准平行光管600即可，既不需要肉眼将十字丝的图像1与标准十字丝2精确对准，也不需要人工记录数据，劳动强度大大降低，测试效率和数据记录的准确度都得到显著提升。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种经纬仪水平方向一测回精度的测试系统，待测经纬仪包括基座及照准部，所述照准部能够绕第一转动中心线转动地设置在所述基座上，所述第一转动中心线沿所述待测经纬仪的高度方向延伸，所述照准部包括目镜和物镜，所述目镜中具有十字丝，其特征在于：

所述测试系统包括工作台、设置在所述工作台上的光源，以及沿所述光源的投射方向自后向前依次设置在所述工作台上的多齿分度台、平行光管及相机，所述光源的投射方向沿水平方向延伸，所述多齿分度台包括机台及绕第二转动中心线转动地设置在所述机台上的旋转台，所述机台水平设置在所述工作台上，所述第二转动中心线沿竖直方向延伸，所述待测经纬仪设置在所述旋转台上，在使用所述测试系统测量正镜或倒镜测试角度时，当所述物镜大致对准所述平行光管时，所述相机即可捕捉到所述十字丝的图像，所述测试系统还包括计算机，所述计算机与所述相机、所述计算机与所述待测经纬仪分别电性连接或通讯连接，所述计算机中具有用于作为所述十字丝的参照的标准十字丝，所述照准部绕所述第一转动中心线相对所述基座旋转的角度为α，所述旋转台绕所述第二转动中心线相对所述机台旋转的角度为β，所述计算机用于记录所述α、所述β，以及用于计算所述十字丝投射在所述相机中的图像与所述标准十字丝之间的横向偏移角度Δγ，所述计算机还用于计算所述待测经纬仪的水平方向一测回精度μ。

2.根据权利要求1所述的经纬仪水平方向一测回精度的测试系统，其特征在于：所述相机包括镜头组件，所述镜头组件与所述平行光管沿所述光源的投射方向共线延伸。

3.根据权利要求1所述的经纬仪水平方向一测回精度的测试系统，其特征在于：所述测试系统还包括导轨，所述导轨沿所述光源的投射方向延伸，将所述相机能够沿所述导轨的长度延伸方向相对滑动地设置在所述导轨上。

4.根据权利要求3所述的经纬仪水平方向一测回精度的测试系统，其特征在于：所述测试系统还包括底板，所述导轨固设于所述底板上，所述平行光管固设于所述底板上，所述底板固设于所述工作台上。

5.根据权利要求4所述的经纬仪水平方向一测回精度的测试系统，其特征在于：所述底板采用铝合金材料制成。

6.根据权利要求1所述的经纬仪水平方向一测回精度的测试系统，其特征在于：所述光源固定设置在光源支架上，所述光源支架可拆卸地安装在所述工作台上。

7.根据权利要求6所述的经纬仪水平方向一测回精度的测试系统，其特征在于：所述光源支架上设有第一磁性件，所述工作台上设有第二磁性件，所述第一磁性件与所述第二磁性件能够磁性吸合。

8.根据权利要求1至7任一项所述的经纬仪水平方向一测回精度的测试系统，其特征在于：

所述多齿分度台的角度均分精度为0.1”。

9.根据权利要求1至7任一项所述的经纬仪水平方向一测回精度的测试系统，其特征在于：

所述工作台具有第一台面及第二台面，所述第二台面高于所述第一台面，所述光源及所述多齿分度台设置在所述第一台面上，所述平行光管及所述相机设置在所述第二台面上。