專利名稱：激光坡面工程電子經(jīng)緯儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及測(cè)繪儀器，特別是關(guān)于一種激光坡面工程電子經(jīng)緯儀。
背景技術(shù)：
經(jīng)緯儀是測(cè)量水平角和垂直角的專用儀器，在測(cè)量工作中，可以利用經(jīng)緯儀測(cè)水平角，在工程施工中利用它可以把具體工程設(shè)計(jì)的位置、角度、高程標(biāo)定到施工現(xiàn)場(chǎng)，即所謂施工測(cè)量或標(biāo)定。隨著技術(shù)的進(jìn)步，經(jīng)緯儀由金屬度盤(pán)的游標(biāo)讀數(shù)方式發(fā)展到光學(xué)經(jīng)緯儀的光學(xué)讀數(shù)方式，進(jìn)而又發(fā)展到由光電碼盤(pán)和數(shù)字轉(zhuǎn)換技術(shù)構(gòu)成的電子經(jīng)緯儀，這些技術(shù)上的進(jìn)步不但表現(xiàn)在測(cè)量精度的提高方面，還表現(xiàn)在讀數(shù)方法的簡(jiǎn)化和方便使用方面。但就經(jīng)緯儀的功能而言，并無(wú)新的改變，目前較為落后的金屬度盤(pán)游標(biāo)讀數(shù)方法的經(jīng)緯儀已被光學(xué)經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀所代替，而由于電子經(jīng)緯儀的制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，精度高和便于使用，因此，有逐步代替光學(xué)經(jīng)緯儀的趨勢(shì)。經(jīng)緯儀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了無(wú)論是望遠(yuǎn)鏡處于何種傾角狀態(tài)，它所測(cè)量出的水平方向線之間的角度值都是投影在水平面上的平面角值，即水平角，因此利用經(jīng)緯儀測(cè)定的水平角值是投影在水平面上的水平角，而非望遠(yuǎn)鏡在不同傾角時(shí)的空間角，這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與功能在工程施工測(cè)量中表現(xiàn)出了經(jīng)緯儀功能的局限性1、如在場(chǎng)地平整施工測(cè)量中眾所周知，在較大建筑區(qū)場(chǎng)地平整時(shí)，由于場(chǎng)地內(nèi)排水的需要，一般均設(shè)計(jì)成近水平(具有一定坡度)的場(chǎng)地，例如3‰，如圖1所示，在ABCD范圍內(nèi)按設(shè)計(jì)坡度(3‰)平整場(chǎng)地，如果用水準(zhǔn)儀進(jìn)行施工測(cè)量標(biāo)定，則應(yīng)丈量LAD、L11′L22′、L33′、LBC后按設(shè)計(jì)坡度(3‰)計(jì)算出D、1′、2′……C較A、1、2…B應(yīng)高出的數(shù)值，然后通過(guò)水準(zhǔn)測(cè)量方法標(biāo)出D、1′、2′……C的設(shè)計(jì)高程位置。場(chǎng)地較大時(shí)，在ABCD范圍內(nèi)還應(yīng)增加標(biāo)定點(diǎn)(圖中圓圈點(diǎn))并應(yīng)丈量各點(diǎn)距A、1、2……B的距離，然后依同法進(jìn)行標(biāo)定。如果采用經(jīng)緯儀安置在A、1、2……B點(diǎn)上，對(duì)應(yīng)照準(zhǔn)D、1′、2′……C點(diǎn)后，給出坡度角(3‰＝10′19″)，在方向線上標(biāo)定出設(shè)計(jì)坡度，此時(shí)儀器要安置五次(A、1、2、3、B)，進(jìn)行五次標(biāo)定。如場(chǎng)地較大，則要安置經(jīng)緯儀多次，進(jìn)行大量的標(biāo)定工作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。如果把經(jīng)緯儀安置在2點(diǎn)上，在22′方向上可用設(shè)計(jì)坡度標(biāo)出該方向線上的坡度，但如果轉(zhuǎn)動(dòng)水平度盤(pán)，照準(zhǔn)D、1′、3′、C方向時(shí)仍按設(shè)計(jì)坡度值3‰(10′19″)標(biāo)定坡度線，則由于距離L2D、L21′、L23′、L2C發(fā)生了變化，因此不能按10′19″的坡度進(jìn)行標(biāo)定，此時(shí)的坡度角值應(yīng)重新計(jì)算，以C點(diǎn)為例，計(jì)算公式是tgδ′2C＝tgδcosα2c------------(1)式中δ′2C-應(yīng)標(biāo)定的坡度角值δ-場(chǎng)地設(shè)計(jì)坡度角值α2c-∠C2B很顯然，如果用這種方法依次標(biāo)定D、1′、3′…C的高程位置，應(yīng)測(cè)量水平角αc2B、α3′2B、α1′2A、αD2A，再用上述公式計(jì)算出δ′2C、δ23′、δ21′、δ2D再進(jìn)行標(biāo)定，如果場(chǎng)地內(nèi)待定點(diǎn)較多(例如圖中的許多圓圈點(diǎn))則工作量是很大的，上述用水準(zhǔn)儀和經(jīng)緯儀標(biāo)定的兩種方法的工作量均較大，在用經(jīng)緯儀方法時(shí)，表現(xiàn)出了現(xiàn)有經(jīng)緯儀在工程施工測(cè)量中的局限性。
2、在礦山傾斜巷道腰線(即坡度線)標(biāo)定中一般是采用經(jīng)緯儀在標(biāo)定巷道中線的同時(shí)，按巷道設(shè)計(jì)坡度標(biāo)定出巷道的腰線，由于巷道腰線均標(biāo)設(shè)在巷道的兩邦，而經(jīng)緯儀是安置在巷道中線點(diǎn)上，為了使巷道坡度線正確地標(biāo)設(shè)在巷道兩邦上，須進(jìn)行所謂偽傾角計(jì)算，然后才能進(jìn)行正確標(biāo)定，如圖2所示，O、A點(diǎn)為巷道中線方向上的腰線點(diǎn)，OA的傾角為巷道的設(shè)計(jì)傾角δ，B點(diǎn)為垂直于OA線在巷道邦上與A點(diǎn)同高的點(diǎn)。OB線的傾角就不再是δ而是偽傾角δ′了，由圖可知tgδ＝h/OA′，tgδ′＝h/OB′ ∴tgδ′＝tgδOA′/OB′即tgδ′＝tgδcosβ ---------------(2)式中β-OA、OB兩視線間的水平夾角。
具體的兩邦腰線標(biāo)定方法是首先測(cè)出β角，再按公式(2)計(jì)算出δ′，然后在O點(diǎn)處按δ′在巷道兩邦上標(biāo)定出巷道腰線，此項(xiàng)標(biāo)定工作需隨著巷道的向前掘進(jìn)而及時(shí)進(jìn)行。
從以上兩個(gè)實(shí)例來(lái)看，由于經(jīng)緯儀只能給出傾斜直線的坡度線，而不能直接給出一個(gè)具有一定坡度的傾斜平面，因而給施工測(cè)量工作帶來(lái)很大的不便。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種激光坡面工程電子經(jīng)緯儀，它在任何方向上均能直接標(biāo)設(shè)出場(chǎng)地的設(shè)計(jì)坡度，無(wú)需進(jìn)行水平角測(cè)量和偽傾角δ′的計(jì)算和標(biāo)定，使標(biāo)定工作十分簡(jiǎn)單，而且可以避免標(biāo)定工作出錯(cuò)，節(jié)省時(shí)間。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種激光坡面工程電子經(jīng)緯儀，其特征是它在電子經(jīng)緯儀的望遠(yuǎn)鏡上連接有旋轉(zhuǎn)軸和激光發(fā)射器。
所述經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)軸與激光發(fā)射器的旋轉(zhuǎn)軸垂直，激光發(fā)射器的光軸與激光發(fā)射器的旋轉(zhuǎn)軸垂直。
所述的激光發(fā)射器通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸固定在望遠(yuǎn)鏡上。
所述的電子經(jīng)緯儀的望遠(yuǎn)鏡底部固定有激光發(fā)射器、反光鏡，反光鏡的反光面與激光發(fā)射器光軸成45度夾角，激光發(fā)射器光軸經(jīng)反光鏡垂直入射到五棱鏡，五棱鏡固定在腔體內(nèi)，腔體通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸連接在望遠(yuǎn)鏡上部。
所述反光鏡是三角棱鏡。
所述反光鏡是平面反光鏡。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)是在電子經(jīng)緯儀的望遠(yuǎn)鏡上連接有旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸上固定有激光發(fā)射器。經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡上的可見(jiàn)光激光發(fā)射器及其供電電源。激光發(fā)射器與望遠(yuǎn)鏡之間采用平面軸承系統(tǒng)相連接，望遠(yuǎn)鏡在任何狀態(tài)下激光發(fā)射器可繞其軸任意旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸垂直于激光光軸、垂直于望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸。
當(dāng)望遠(yuǎn)鏡處于水平狀態(tài)時(shí)，旋轉(zhuǎn)儀器豎軸或激光發(fā)射器旋轉(zhuǎn)軸時(shí)，則激光束便會(huì)掃出一個(gè)激光水平面，使儀器具有激光掃平儀的功能；當(dāng)儀器望遠(yuǎn)鏡處于傾斜狀態(tài)時(shí)，則激光發(fā)射器旋轉(zhuǎn)軸呈傾斜狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射器旋轉(zhuǎn)軸時(shí)，則激光束將掃出一個(gè)傾斜平面，該傾斜平面的正傾斜方向?yàn)橥h(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸的方向，而其它方向均為望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸的偽傾斜方向。將上述功能應(yīng)用在前述場(chǎng)地平整施工測(cè)量中，則無(wú)論將經(jīng)緯儀放在場(chǎng)地內(nèi)任何位置，只要將經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡置于場(chǎng)地設(shè)計(jì)坡度的正傾斜方向上，使望遠(yuǎn)鏡傾角值設(shè)定在場(chǎng)地設(shè)計(jì)傾角值上，則轉(zhuǎn)動(dòng)激光發(fā)射器，在任何方向上均能標(biāo)設(shè)出場(chǎng)地的設(shè)計(jì)坡度，無(wú)需進(jìn)行水平角測(cè)量和偽傾角δ′的計(jì)算和標(biāo)定，使標(biāo)定工作十分簡(jiǎn)單，而且可以避免產(chǎn)生由于測(cè)水平角、計(jì)算δ′及標(biāo)定時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤。同樣，在傾斜巷道腰線的標(biāo)定中，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡在中線上給出巷道設(shè)計(jì)傾角之后，轉(zhuǎn)動(dòng)激光發(fā)射器軸，則激光束與巷道相交的各點(diǎn)連線即是與巷道腰線平行的一條傾斜線，無(wú)需進(jìn)行各標(biāo)定點(diǎn)的水平角測(cè)量和偽傾角計(jì)算及逐點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定，可以節(jié)省很多時(shí)間，并避免標(biāo)定工作出錯(cuò)。將激光發(fā)射器與電子經(jīng)緯儀相結(jié)合，既保留了電子經(jīng)緯儀的各項(xiàng)功能，又通過(guò)可傾斜的激光發(fā)射器豎軸的旋轉(zhuǎn)而能掃出激光傾斜平面，從而可以極大地提高施工測(cè)量的速度和質(zhì)量，拓寬了儀器的應(yīng)用范圍。
激光發(fā)射器通過(guò)與光束相垂直旋轉(zhuǎn)軸與儀器望遠(yuǎn)鏡相連接，旋轉(zhuǎn)軸與望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸相垂直，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)望遠(yuǎn)鏡處于水平狀態(tài)時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射器可以掃出一個(gè)水平激光平面，實(shí)現(xiàn)激光掃平儀的功能，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡處于傾斜狀態(tài)時(shí)，即形成了激光發(fā)射器的可傾斜豎軸，使激光束可以按設(shè)計(jì)傾角值掃出一個(gè)傾斜平面，這是其特殊性能所在，也是主要的創(chuàng)新之點(diǎn)。
1、激光發(fā)射器與望遠(yuǎn)鏡的連接采用平面軸承的連接方式，有效地克服了軸系精度受軸的長(zhǎng)度制約的問(wèn)題，平面軸承可以減小連接系統(tǒng)的尺寸，并確保軸系的應(yīng)有精度要求。
3、采用可見(jiàn)光激光進(jìn)行標(biāo)定工作，可以在被標(biāo)定點(diǎn)處根據(jù)光斑中心來(lái)確定標(biāo)定點(diǎn)，無(wú)需用望遠(yuǎn)鏡觀察并指揮標(biāo)定點(diǎn)處的工作，特別是在夜間和黑暗的礦山井下巷道或隧道中，以明亮的激光光斑直觀地進(jìn)行標(biāo)定工作，可以大大地提高工作效率。
下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖中1、五棱鏡；2、激光束；3、旋轉(zhuǎn)軸；4、望遠(yuǎn)鏡；5、反射鏡；6、激光發(fā)射器；7、望遠(yuǎn)鏡支架。


圖1是已有技術(shù)的場(chǎng)地平整施工測(cè)量示意圖。
圖2是已有技術(shù)的礦井傾斜巷道腰線標(biāo)定測(cè)量示意圖。
圖3是實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是激光坡面工程電子經(jīng)緯儀軸系示意圖。
圖5是實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1如圖3所示，這種激光坡面工程電子經(jīng)緯儀，它在電子經(jīng)緯儀的望遠(yuǎn)鏡4上連接有旋轉(zhuǎn)軸3，旋轉(zhuǎn)軸3上固定有激光發(fā)射器6。經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)軸與激光發(fā)射器6的旋轉(zhuǎn)軸3垂直，激光發(fā)射器6的光軸與激光發(fā)射器6的旋轉(zhuǎn)軸垂直。
激光坡面工程電子經(jīng)緯儀的關(guān)鍵技術(shù)是將半導(dǎo)體激光發(fā)射器6安置在電子經(jīng)緯儀的望遠(yuǎn)鏡管上方，激光發(fā)射器6與望遠(yuǎn)鏡4之間采用可以轉(zhuǎn)動(dòng)的軸相連接，為了實(shí)現(xiàn)前面所述的技術(shù)性能，對(duì)二者的連接關(guān)系有著嚴(yán)格的要求，具體要求是在激光束與望遠(yuǎn)鏡物鏡處于同一方向時(shí)，1、激光發(fā)射器6的激光光軸應(yīng)嚴(yán)格平行于望遠(yuǎn)鏡4的視準(zhǔn)軸；2、激光發(fā)射器6的旋轉(zhuǎn)軸3應(yīng)與激光光軸和望遠(yuǎn)鏡4視準(zhǔn)軸相垂直；
3、激光發(fā)射器6在望遠(yuǎn)鏡4上方可以繞其軸在360°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；4、激光發(fā)射器旋轉(zhuǎn)軸3的轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)靈活、穩(wěn)定，其軸系精度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，旋轉(zhuǎn)軸3應(yīng)有止動(dòng)和微動(dòng)調(diào)節(jié)功能。
其中電子經(jīng)緯儀已有軸為VV LL HH CC本實(shí)用新型新增加兩個(gè)軸為GG KK當(dāng)電子經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡仰起時(shí)，激光發(fā)射器可繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，因此激光束可以掃出一個(gè)激光傾斜平面，該平面的正傾斜方向(最大傾斜方向)的傾角值與望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸(CC)的傾角值一致，而當(dāng)激光發(fā)射器旋轉(zhuǎn)以后便自動(dòng)給出了各個(gè)方向上的偽傾角值，此即為該方案的獨(dú)特之點(diǎn)。
另外，GG為激光光軸，用激光進(jìn)行施工測(cè)量，可以方便作業(yè)，更有利于在黑暗環(huán)境下進(jìn)行作業(yè)。
如圖4所示本實(shí)用新型的激光坡面工程電子經(jīng)緯儀軸系關(guān)系是幾何關(guān)系VV⊥LLLL∥HH HH⊥VVHH⊥CCCC⊥KK GG⊥KK可轉(zhuǎn)動(dòng)軸VV HH KKVV-經(jīng)緯儀豎軸LL-經(jīng)緯儀水準(zhǔn)管軸HH-經(jīng)緯儀橫軸CC-經(jīng)緯儀視準(zhǔn)軸GG-激光光軸KK-激光發(fā)射器旋轉(zhuǎn)軸實(shí)施例2如圖5所示，激光束2從激光發(fā)射器6發(fā)出后經(jīng)反射鏡5反射鏡后通過(guò)望遠(yuǎn)鏡4和旋轉(zhuǎn)軸3的小孔進(jìn)入五棱鏡腔內(nèi)，經(jīng)進(jìn)五棱鏡1折射后光線轉(zhuǎn)向90°。反射鏡5可以是三棱鏡，也可以是平面鏡子。五棱鏡1可隨五棱鏡腔繞旋轉(zhuǎn)軸3轉(zhuǎn)動(dòng)，因此激光束2可隨望遠(yuǎn)鏡4的傾斜而掃出一個(gè)激光傾斜平面。與實(shí)施例1激光發(fā)射器6在望遠(yuǎn)鏡筒的上方，具有同樣的功能，但此種方案比激光發(fā)射器6在上方時(shí)對(duì)望遠(yuǎn)鏡支架7的制作要求要簡(jiǎn)單些。
權(quán)利要求1.激光坡面工程電子經(jīng)緯儀，其特征是它在電子經(jīng)緯儀的望遠(yuǎn)鏡上連接有旋轉(zhuǎn)軸和激光發(fā)射器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光坡面工程電子經(jīng)緯儀，其特征是所述經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)軸與激光發(fā)射器的旋轉(zhuǎn)軸垂直，激光發(fā)射器的光軸與激光發(fā)射器的旋轉(zhuǎn)軸垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光坡面工程電子經(jīng)緯儀，其特征是所述的激光發(fā)射器通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸固定在望遠(yuǎn)鏡上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光坡面工程電子經(jīng)緯儀，其特征是所述的電子經(jīng)緯儀的望遠(yuǎn)鏡底部固定有激光發(fā)射器、反光鏡，反光鏡的反光面與激光發(fā)射器光軸成45度夾角，激光發(fā)射器光軸經(jīng)反光鏡垂直入射到五棱鏡，五棱鏡固定在腔體內(nèi)，腔體通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸連接在望遠(yuǎn)鏡上部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光坡面工程電子經(jīng)緯儀，其特征是所述反光鏡是三角棱鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光坡面工程電子經(jīng)緯儀，其特征是所述反光鏡是平面反光鏡。
專利摘要本實(shí)用新型涉及測(cè)繪儀器，特別是關(guān)于一種激光坡面工程電子經(jīng)緯儀，其特征是它在電子經(jīng)緯儀的望遠(yuǎn)鏡上連接有旋轉(zhuǎn)軸和激光發(fā)射器。所述經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)軸與激光發(fā)射器的旋轉(zhuǎn)軸垂直，激光發(fā)射器的光軸與激光發(fā)射器的旋轉(zhuǎn)軸垂直。所述的激光發(fā)射器通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸固定在望遠(yuǎn)鏡上。這種激光坡面工程電子經(jīng)緯儀，它在任何方向上均能直接標(biāo)設(shè)出場(chǎng)地的設(shè)計(jì)坡度，無(wú)需進(jìn)行水平角測(cè)量和偽傾角δ′的計(jì)算和標(biāo)定，使標(biāo)定工作十分簡(jiǎn)單，而且可以避免標(biāo)定工作出錯(cuò)，節(jié)省時(shí)間。
文檔編號(hào)G01C1/02GK2651705SQ200320109710
公開(kāi)日2004年10月27日 申請(qǐng)日期2003年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月31日
發(fā)明者吳小勇 申請(qǐng)人:吳小勇