CN107339583B - 一种自对中式激光三脚架 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自对中式激光三脚架，包括基座、支架和激光自测装置。其中，支架的上端与基座的底部连接，基座的中心安装有激光自测装置，垂直旋转角度记录仪安装在水平旋转滚轮上，置于导向槽内，两个水平旋转滚轮通过水平传动轴连接；导向槽外缘装有水平自感式刻度盘；水平传动轴中部装有水平旋转装置和垂直旋转装置；水平旋转装置通过垂直传动杆连接到垂直旋转装置上的卡槽内；旋转半球沿轴向安装在水平传动轴上。本发明结构简单、设计新颖合理且使用方便，通过自动记录基点与对中点距离，对中时水平和垂直旋转角度，可换算出对中点与基点的相对坐标，省去人工反复调平、对中的繁琐步骤，提高工作效率，特别适用于复杂地形的快速测量。

Description

一种自对中式激光三脚架
技术领域
本发明涉及一种GPS测量三脚架，尤其是涉及一种激光自对中式GPS测量三脚架。
背景技术
在GPS动态或静态测量过程中，需要在地面测站点上方架设三脚架，使基座中心与地面测站点对中后，将GPS接收器固定于三脚架上方测量测点坐标。对中和整平是三脚架架设过程中两个主要的环节，分为初步对中、整平和精确对中、整平。操作者在利用肉眼目测判断三脚架初步对中整平时，常由于目测的不准确，使三脚架的初步对中和初步整平误差较大，导致精确对中、整平就需多次反复调整，甚至反复需重新安置三脚架，既费时费力又效率低下；同时在斜测三脚架基座点到测点高度时通常是人为采用卷尺测量，人为影响因素大，加大了测量误差。特别是，在复杂的山区地形，测点附近不具备传统三脚架安装条件或无法实现对中整平，测点较多时，测点的快速准确定位就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种激光自对中式激光三脚架，其结构简单、设计新颖合理且使用方便，能快速测量三脚架基座基点至测点的相对坐标，无需人为光学对中，提高了工作效率和测量精度，更适用于测点附近不便于架设三脚架或难以对中的复杂地形测量。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：
一种自对中式激光三脚架，包括基座(1)、固定螺栓(2)、支架(3)和激光自测装置(4)，所述基座(1)呈三角对称性安装在支架(3)顶端，固定螺栓(2)安装在支架(3)下端约1/3处，激光自测装置(4)安装在基座(1)的中部；所述激光自测装置(4)包括导向槽(401)、水平旋转滚轮(402)、水平自感式刻度盘(403)、上部连接杆(404)、垂直旋转角度记录仪(405)、水平传动轴(406)、水平旋转装置固定板(407)、垂直旋转装置(408)、水平旋转装置(409)、旋转半球(410)、垂直连接杆(411)、激光测距仪(412)、垂直传动杆(413)和卡槽(414)；其中，两个水平旋转滚轮(402)安装在导向槽(401)内，通过水平传动轴(406)连接，所述垂直旋转角度记录仪(405)安装在水平旋转滚轮(402)上，与水平传动轴(406)垂直，导向槽(401)外缘装有水平自感式刻度盘(403)，用于自动记录激光与测点对中时水平旋转滚轮(402)旋转过的角度β；所述旋转半球(410)安装在水平传动轴(406)上，其轴线与水平传动轴(406)平行；所述水平传动轴(406)的中部装有垂直旋转装置(408)，水平传动轴(406)的下端通过垂直连接杆(411)连接到旋转半球(410)的轴线上，旋转半球(410)的正下方装有激光测距仪(412)；所述水平旋转装置(409)的上端安装在其上部水平旋转装置固定板(407)上，水平旋转装置固定板(407)通过上部连接杆(404)与基座(1)固定，水平旋转装置(409)下端通过垂直传动杆(413)连接到垂直旋转装置(408)上的卡槽(414)内；所述卡槽(414)为装在垂直旋转装置(408)上与水平传动轴(406)同轴的半圆环卡槽，垂直旋转装置(408)带动水平传动轴(406)绕水平轴线转动时，垂直传动杆(413)下端可在卡槽(414)内相对滑动而使垂直传动杆(413)保持竖直状态。
其中，所述的自测式指北针(105)水平安装在基座(1)上，包括自测式刻度盘(1051)和指北针(1052)，能自动测定指北针的指向刻度。
所述垂直旋转角度记录仪(405)包括垂直自感式刻度盘(4051)、滚珠(4052)、滚珠槽(4053)和轮毂(4054)，垂直旋转角度记录仪(405)通过轮毂(4054)与水平传动轴(406)连接。
所述旋转半球(410)沿轴向安装在水平传动轴(406)上，可绕水平传动轴(406)转动。
所述的固定螺栓(2)和支架(3)与中国专利CN 204756358U所述的结构特征基本相同。
本发明自对中式激光三脚架进行工作的基本原理为：
当仪器生产校核时，自测式指北针(105)中自测式刻度盘(1051)上的刻度0°线、水平自感式刻度盘(403)刻度0°线和指北针(1052)都与正北方向重合，垂直旋转角度记录仪(405)中垂直自感式刻度盘(4051)上的刻度0°线与旋转半球(410)竖直轴线平行。当仪器工作时，在测点附近固定好三脚架，松开固定螺栓(2)，调节三脚架支架(3)使三脚架初步水平，固定好固定螺栓(2)，调节整平螺栓(101)使水平泡居中，完成三脚架的整平工作。通过操纵水平旋转装置(409)和垂直旋转装置(408)使激光对准测点，自动记录激光对准测点时基点至测点的距离S(方向向上为正，反之为负)；水平旋转装置(409)转动时，通过垂直传动杆(413)和垂直旋转装置(408)带动水平传动轴(406)和水平旋转滚轮(402)转动，水平自感式刻度盘(403)能自动记录下水平旋转滚轮(402)转过的角度β；激光测距仪(412)固定在旋转半球(410)轴线正下方，垂直旋转装置(408)带动水平传动轴(406)和旋转半球(410)绕水平旋转滚轮(402)轴线转动时，水平旋转滚轮(402)内的垂直旋转角度记录仪(405)能自动记录激光测距仪(412)在竖直轴向转动过的角度θ；自测式指北针(105)能自动记录指北针与刻度0°线转过的角度α。根据下式，可换算出测点P到基点P’的相对坐标为：
Figure BDA0001367194770000041
然后根据所测出的基点P’的坐标，通过换算即可得到测点P的坐标，该方法省去了人工反复调平、对中的繁琐步骤和高度测量，提高了工作效率和测量精度，特别适用于复杂地形的快速测量。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明结构简单、设计新颖合理且使用方便。
2、本发明通过水平旋转装置和垂直旋转装置的配合使用，能操纵旋转半球正下方的激光测距仪与测点对准，实现基点与测点的快速对中，省时省力又提高了工作效率。
3、本发明通过自动记录激光对中时自测式指北针刻度盘转过的角度α、水平自感式刻度盘转过的角度β、垂直自感式刻度盘转过的角度θ和测点到基点的距离S，可换算出测点P于基点P’的相对坐标，无需在测点正上方架设三脚架，增强了三脚架在复杂地形使用的适用范围。
4、本发明使用激光测距仪和自感式刻度盘，无需光学对中，减少了操作环节和人为因素影响，提高了测量精度。
5、本发明的方法简单，所采用的装置结构简单，制作方便，成本低廉，使用效果好。
附图说明
附图1为本发明的整体结构示意图；
附图2为本发明基座的结构示意图；
附图3为本发明激光自测装置的俯视结构示意图；
附图4为本发明激光自测装置的主视结构示意图；
附图5为本发明自测式指北针的结构示意图；
附图6为本发明垂直旋转角度记录仪的结构示意图；
其中，附图标记说明如下：
1-基座，2-固定螺栓，3-支架，4-激光自测装置；
101-整平螺栓，102-锁定旋钮，103-水平泡，104-连接插孔，105-自测式指北针；
1051-自测式刻度盘，1052-指北针；
401-导向槽，402-水平旋转滚轮，403-水平自感式刻度盘，404-上部连接杆，405-垂直旋转角度记录仪，406-水平传动轴，407-水平旋转装置固定板，408-垂直旋转装置，409-水平旋转装置，410-旋转半球，411-垂直连接杆，412-激光测距仪，413-垂直传动杆，414-卡槽；
4051-垂直自感式刻度盘，4052-滚珠，4053-滚珠槽，4054-轮毂。
具体实施方式
实施例1：
下面结合附图通过实施例对本发明作进一步的详细说明。
如附图1所示，本发明主要由基座(1)、固定螺栓(2)、支架(3)和激光自测装置(4)构成，固定螺栓(2)和支架(3)与中国专利CN 204756358U所述的结构特征基本相同，支架(3)的数量为三根，分两节套装，所述固定螺栓(2)安装在支架(3)下面一节顶部。
参考附图2，基座(1)主要包括整平螺栓(101)、锁定旋钮(102)、水平泡(103)、连接插孔(104)、自测式指北针(105)；激光自测装置(4)安装于基座(1)中部；配合使用整平螺栓(101)和水平泡(103)调节三脚架处于水平状态；测量仪器放置在基座(1)上，连接插孔(104)和锁定旋钮(102)用于固定测量仪器。
参考附图3，激光自测装置(4)包括导向槽(401)、水平旋转滚轮(402)、水平自感式刻度盘(403)、上部连接杆(404)、垂直旋转角度记录仪(405)、水平传动轴(406)、水平旋转装置固定板(407)、垂直旋转装置(408)、水平旋转装置(409)、旋转半球(410)、垂直连接杆(411)、激光测距仪(412)、垂直传动杆(413)、卡槽(414)；垂直旋转角度记录仪(405)安装在水平旋转滚轮(402)上，与水平传动轴(406)垂直；两个水平旋转滚轮(402)安装在导向槽(401)内，通过水平传动轴(406)连接，导向槽(401)外缘装有水平自感式刻度盘(403)，可自动记录激光与测点对中时水平旋转滚轮(402)旋转过的角度β；旋转半球(410)安装在水平传动轴(406)上，其轴线与水平传动轴(406)平行；水平传动轴(406)中部装有垂直旋转装置(408)，其下端通过垂直连接杆(411)连接到旋转半球(410)的轴线上，旋转半球正下方装有激光测距仪(412)；水平旋转装置(409)上端安装在其上部水平旋转装置固定板(407)上，水平旋转装置固定板(407)通过上部连接杆(404)与基座(1)固定，水平旋转装置(409)下端通过垂直传动杆(413)连接到垂直旋转装置(408)上的卡槽(414)内；卡槽(414)为装在垂直旋转装置(408)上与水平传动轴(406)同轴的半圆环卡槽，垂直旋转装置(408)带动水平传动轴(406)绕水平轴线转动时，垂直传动杆(413)下端可在卡槽(414)内相对滑动而使垂直传动杆(413)保持竖直状态。
参考附图4，自测式指北针(105)包括自测式刻度盘(1051)和指北针(1052)；校核时，刻度0°线和指北针(1052)都与正北方向重合，激光对准测点时，自测式刻度盘(1051)自动记录指北针(1052)转过的角度。
参考附图5，垂直旋转角度记录仪(405)包括垂直自感式刻度盘(4051)、滚珠(4052)、滚珠槽(4053)和轮毂(4054)，通过轮毂(4054)与水平传动轴(406)连接；仪器生产校核时，刻度0°线与旋转半球(410)竖直轴线平行，激光对准测点时，垂直自感式刻度盘(4051)可自动记录旋转半球(410)绕水平传动轴(406)转过的角度。
在测点附近固定好三脚架，松开固定螺栓(2)，调节三脚架支架(3)使三脚架初步水平，固定好固定螺栓(2)，调节整平螺栓(101)使水平泡居中，完成三脚架的整平工作，仪器出厂校核时，自测式指北针(105)中自测式刻度盘(1051)上的刻度0°线、水平自感式刻度盘(403)刻度0°线和指北针(1052)都与正北方向重合，垂直旋转角度记录仪(405)中垂直自感式刻度盘(4051)上的刻度0°线与旋转半球(410)竖直轴线平行；然后，通过操纵水平旋转装置(409)和垂直旋转装置(408)使激光对准测点，自动记录激光对准测点时基点至测点的距离S(方向向上为正，反之为负)，并记录下水平旋转滚轮(402)、旋转半球(410)沿轴线旋转过的角度以及指北针与刻度0°线转过的角度分别为β、θ和α，根据所测出的基点P’的坐标，通过换算即可得到测点P的坐标：
Figure BDA0001367194770000071
应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。因此，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和技术实质的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明专利的保护范围当中。

Claims (1)

1.一种自对中式激光三脚架，包括基座(1)、固定螺栓(2)、支架(3)和激光自测装置(4)，其特征在于，所述基座(1)呈三角对称性安装在支架(3)顶端，固定螺栓(2)安装在支架(3)下端约1/3处，激光自测装置(4)安装在基座(1)的中部；所述激光自测装置(4)包括导向槽(401)、水平旋转滚轮(402)、水平自感式刻度盘(403)、上部连接杆(404)、垂直旋转角度记录仪(405)、水平传动轴(406)、水平旋转装置固定板(407)、垂直旋转装置(408)、水平旋转装置(409)、旋转半球(410)、垂直连接杆(411)、激光测距仪(412)、垂直传动杆(413)和卡槽(414)；其中，两个水平旋转滚轮(402)安装在导向槽(401)内，通过水平传动轴(406)连接，所述垂直旋转角度记录仪(405)安装在水平旋转滚轮(402)上，与水平传动轴(406)垂直，导向槽(401)外缘装有水平自感式刻度盘(403)，用于自动记录激光与测点对中时水平旋转滚轮(402)旋转过的角度β；所述旋转半球(410)安装在水平传动轴(406)上，其水平轴线与水平传动轴(406)平行；所述水平传动轴(406)的中部装有垂直旋转装置(408)，水平传动轴(406)的中部下端通过垂直连接杆(411)连接到旋转半球(410)的轴线上，垂直连接杆(411)与旋转半球(410)的竖直轴线重合，旋转半球(410)的正下方装有激光测距仪(412)；所述水平旋转装置(409)的上端安装在其上部水平旋转装置固定板(407)上，水平旋转装置固定板(407)通过上部连接杆(404)与基座(1)固定，水平旋转装置(409)下端通过垂直传动杆(413)连接到垂直旋转装置(408)上的卡槽(414)内；所述卡槽(414)为装在垂直旋转装置(408)上与水平传动轴(406)同轴的半圆环卡槽，垂直旋转装置(408)带动水平传动轴(406)绕水平轴线转动时，垂直传动杆(413)下端可在卡槽(414)内相对滑动而使垂直传动杆(413)保持竖直状态；
其中，所述基座(1)包括整平螺栓(101)、锁定旋钮(102)、水平泡(103)、连接插孔(104)和自测式指北针(105)；
其中，所述的自测式指北针(105)包括自测式刻度盘(1051)和指北针(1052)，能自动测定指北针的指向刻度；
其中，所述垂直旋转角度记录仪(405)包括垂直自感式刻度盘(4051)、滚珠(4052)、滚珠槽(4053)和轮毂(4054)，垂直旋转角度记录仪(405)通过轮毂(4054)与水平传动轴(406)连接；
其中，所述旋转半球(410)沿轴向安装在水平传动轴(406)上，可绕水平传动轴(406)转动。
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