專利名稱：漂浮平臺式激光水準儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量水準的儀器，特別是涉及一種漂浮平臺式激光水準儀。
背景技術：
隨著現(xiàn)代城市建設向著大面積大規(guī)模方向發(fā)展，對測繪儀器的要求越來越高。水準儀作為測繪工程的基礎設備自然也面向著自動化高精度方向發(fā)展，但水準儀的精密程度往往受到制造成本和制造技術的限制，傳統(tǒng)的光學精密水準儀往往為了提高一點點精度， 需要提高幾倍甚至幾十倍的制造成本。在測量學中，望遠鏡物鏡光心與十字絲中心的連線稱為視準軸，水準管內(nèi)氣泡居中時過水準管零點的切線稱為水準軸。理論上這兩條直線是嚴格平行的，但在水準儀的制造以及實地測量時儀器傾斜引起的誤差使得這兩條直線與理論值都會不可避免地產(chǎn)生誤差，其中這兩條線在水平方向上的投影的夾角稱為Φ角誤差，在豎直方向上的投影的夾角稱為i角。Φ角和i角的存在嚴重影響了測量儀器的精度。傳統(tǒng)的水準儀一般采用多組凌鏡反復折射的方法消除或削弱這些誤差。但這種方法必然會導致儀器結(jié)構(gòu)復雜化，從而加大了制造成本，不利于市場的普及。尤其是使用硬質(zhì)材料制造的部件容易受到外界因素和自身摩擦的影響，使得水準測量精度不穩(wěn)定。

實用新型內(nèi)容本實用新型所解決的技術問題在于提供一種漂浮平臺式激光水準儀，以解決上述背景技術中的缺點。本實用新型所解決的技術問題采用以下技術方案來實現(xiàn)一種漂浮平臺式激光水準儀，由基座、漂浮平臺水平激光發(fā)射器和高倍望遠鏡系統(tǒng)三部分組成，所述漂浮平臺水平激光發(fā)射器由液體容器、漂浮平臺、測微器和供電系統(tǒng)五部分組成。所述液體容器是由堅硬鋼材做成的圓柱形密封盒子，容器底部與基座的豎軸連接，且液體容器的中心線與基座上的豎軸中心線重合，液體容器前端有供激光束射出的開口，用多層平行的內(nèi)保護鏡片密封保護，液體容器內(nèi)部上端有一個紫外線燈，用多層平行的頂部保護鏡密封保護，液體容器內(nèi)部左右兩側(cè)各有一個豎直的凹槽，液體容器內(nèi)底部是半球形凹槽，液體容器整個內(nèi)部表面均有一層陶瓷層，液體容器外殼設有多層隔熱層。所述漂浮平臺底座是鋁合金鑄成的上面有一個方形空間的實心倒圓錐體，漂浮平臺左右兩端各有一根短桿，每個短桿末端分別焊接一個實心金屬小球，金屬小球直徑略小于液體容器兩側(cè)的凹槽，漂浮平臺方形空間內(nèi)安裝有激光發(fā)射器，所述激光發(fā)射器前面是十字絲縫隙擋板，十字絲縫隙擋板上面是一塊光電板，漂浮平臺最上面是一塊凸起(球體的一部分)的頂部玻璃護蓋，整個漂浮平臺的金屬部分均用陶瓷層與液體隔開，漂浮平臺尾部有一對校正螺絲，分別是豎直校正螺絲和水平校正螺絲。漂浮平臺和液體容器之間灌注密度大、黏性小的液體，所述液體優(yōu)選使用水銀。[0010]所述高倍望遠鏡系統(tǒng)采用60 100倍的高倍望遠鏡。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是(1)本實用新型是應用液體在重力作用下靜止時其表面保持水平的原理研制出的一種漂浮平臺式激光水準儀，其在實地測量時無論儀器向那個方向傾斜，都能保持測量光線水平。(2)本實用新型應用了液體各方向傳熱性能好，不易受到外界因素和自身摩擦的影響，極大地提高了水準測量的精度。(3)本實用新型還應用了激光具有平行性能高、射程遠的優(yōu)點，使用激光束代替視準軸進行量測，不僅削弱了讀數(shù)產(chǎn)生的偶然誤差，還提高了測程，有效減少了測繪工作者的
工作量。(4)此外，在精密經(jīng)緯儀、全站儀、其他測量儀器以及一些精密儀器的自動補償器中同樣可以利用本實用新型中設計漂浮平臺水平激光發(fā)射器的方法解決類似的誤差問題， 從而獲得更高的精度和穩(wěn)定性。

圖1為本實用新型漂浮平臺式激光水準儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為漂浮平臺水平激光發(fā)射器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為漂浮平臺水平激光發(fā)射器的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為漂浮平臺的俯視結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為漂浮平臺的主視結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。其中1望遠鏡系統(tǒng)、2漂浮平臺水平激光發(fā)射器、3基座、4漂浮平臺、201容器外殼、202凹槽、203內(nèi)保護鏡片、204測微器、205豎軸、206頂部保護鏡、207液體、208紫外線燈、209漂浮平臺底座、210鋼板、211支撐點、212十字絲縫隙擋板、213漂浮平臺密封鏡片、 214激光發(fā)射器、215頂部玻璃護蓋、216光電板、217豎直校正彈簧、218豎直校正螺絲、219 短桿、220金屬小球、221水平校正螺絲、222水平校正彈簧。
具體實施方式
為了使本實用新型實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本實用新型。如圖1所示，一種漂浮平臺式激光水準儀，由基座3、漂浮平臺水平激光發(fā)射器2和高倍望遠鏡系統(tǒng)1三部分組成。所述漂浮平臺激光水準儀基座3與光學水準儀基座的結(jié)構(gòu)和作用相同，包括腳螺旋、圓水準器、制動螺旋、微動螺旋、支架和測微器旋鈕等，其具有初步整平功能、制動微動等功能。如圖2 5所示，所述漂浮平臺水平激光發(fā)射器由液體容器、漂浮平臺4、測微器 204和供電系統(tǒng)五部分組成。所述液體容器是由堅硬鋼材做成的圓柱形密封盒子，液體容器底部與基座3的豎軸205連接，且液體容器的中心線與基座3上的豎軸205中心線重合。液體容器前端有供激光束射出的開口，用多層平行的內(nèi)保護鏡片203密封保護。液體容器內(nèi)部上端有一個紫外線燈208，用多層平行的頂部保護鏡206密封保護。紫外線燈208用于給漂浮平臺4上的光電板216供電。液體容器內(nèi)部左右兩側(cè)各有一個豎直的凹槽202，與漂浮平臺4上的短桿 219共同作用，可阻止漂浮平臺4左右晃動。液體容器內(nèi)底部是半球形凹槽，當儀器發(fā)生傾斜時不會發(fā)生水位升高的現(xiàn)象。液體容器整個內(nèi)部表面均有一層陶瓷層，阻止液體207與容器外殼201的金屬直接接觸。容器外殼201設有多層隔熱層，減小外界氣溫變化對內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響。所述漂浮平臺底座209是鋁合金鑄成的上面有一個方形空間的實心倒圓錐體。漂浮平臺4左右兩端各有一根短桿219，每個短桿219末端分別焊接一個實心金屬小球220， 金屬小球220直徑略小于液體容器兩側(cè)的凹槽202。漂浮平臺4方形空間內(nèi)安裝有激光發(fā)射器214，發(fā)射出來的激光束經(jīng)十字絲縫隙擋板212后射出。十字絲縫隙擋板212上面是一塊光電板216，可以將容器上的紫外線燈208發(fā)出的光能轉(zhuǎn)換為電能，轉(zhuǎn)換的電能經(jīng)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓后供激光發(fā)射器214使用。漂浮平臺4最上面是一塊凸起(球體的一部分)的頂部玻璃護蓋215，將激光發(fā)射器214和光電板216密封保護。整個漂浮平臺4金屬部分均用陶瓷層與液體207隔開，防止與液體207腐蝕金屬。漂浮平臺4尾部有一對校正螺絲，分別是豎直校正螺絲218和水平校正螺絲221，通過這對螺絲的旋進或旋出改變激光發(fā)射器214 的位置，分別對激光束左右方向和上下方向進行調(diào)節(jié)。在漂浮平臺4和液體容器之間灌注密度大、黏性小的液體207，所述液體207優(yōu)選使用水銀。灌注液體207后漂浮平臺4漂浮于液體207面上。由于液體207受重力作用， 靜止時其表面保持水平，漂浮在液體207上的漂浮平臺4穩(wěn)定后也保持一種穩(wěn)定的姿態(tài)，所以在漂浮平臺4和液體容器之間灌注液體207能達到自動整平和全補償?shù)哪康?。本實用新型漂浮平臺式激光水準儀并不是直接從望遠鏡觀測標尺讀數(shù)的，所以儀器的量測精度事實上是與視準軸毫不相關的，在實地測量時只要從望遠鏡得到標尺的像清晰且足夠大就行，所以一般采用60到100倍的高倍望遠鏡。漂浮平臺式激光水準儀的工作原理打開電源開關后，容器上面的紫外線燈208點亮，紫外線照射到漂浮平臺4的光電板216上。光電板216將光能轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)過穩(wěn)壓電路后得到一個穩(wěn)定的足夠高的電壓， 為激光發(fā)射器214提供電能。激光發(fā)射器214發(fā)出的光線經(jīng)過有十字絲縫隙擋板212，形成十字絲形激光束，水平的十字絲形激光束再經(jīng)過測微器204后射出。激光發(fā)射器214被漂浮平臺4承載漂浮在液體207上的，射出的激光束的方向受漂浮平臺4的重心控制，只要平臺的重心保持穩(wěn)定，理論上激光束與水平線之間的關系是不會改變的。液體207在重力作用下靜止時其表面保持水平，不受儀器傾斜的影響，起到自動安平的目地，成功地消除了儀器傾斜弓I起的角誤差。外界溫度變化主要經(jīng)過液體207傳遞給漂浮平臺4，但由于液體207熱傳導速度塊，液體207和漂浮平臺4的熱脹冷縮也是對稱的，所以不會改變重心的位置，進而保持了角度的穩(wěn)定性，且不受外界溫度影響，并在受到意外撞擊時液體207還起到緩沖保護作用。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.漂浮平臺式激光水準儀，由基座、漂浮平臺水平激光發(fā)射器和高倍望遠鏡系統(tǒng)三部分組成，其特征在于，所述漂浮平臺水平激光發(fā)射器內(nèi)設有液體容器和漂浮平臺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漂浮平臺式激光水準儀，其特征在于，所述液體容器是由堅硬鋼材做成的圓柱形密封盒子，液體容器內(nèi)底部是半球形凹槽，液體容器外殼設有多層隔執(zhí)層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漂浮平臺式激光水準儀，其特征在于，所述漂浮平臺底座是鋁合金鑄成的上面有一個方形空間的實心倒圓錐體，在方形空間內(nèi)安裝激光發(fā)射器，漂浮平臺尾部有一對校正螺絲，分別是豎直校正螺絲和水平校正螺絲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漂浮平臺式激光水準儀，其特征在于，漂浮平臺和液體容器之間灌注密度大、黏性小的液體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的漂浮平臺式激光水準儀，其特征在于，所述液體為水銀。 專利摘要漂浮平臺式激光水準儀，由基座、漂浮平臺水平激光發(fā)射器和高倍望遠鏡系統(tǒng)三部分組成，所述漂浮平臺水平激光發(fā)射器由液體容器、漂浮平臺、測微器和供電系統(tǒng)五部分組成。本實用新型是應用液體在重力作用下靜止時其表面保持水平的原理設計出的一種漂浮平臺式激光水準儀，其在實地測量時無論儀器向那個方向傾斜，都能保持測量光線水平。此外，在精密經(jīng)緯儀全站儀、其他測量儀器以及一些精密儀器的自動補償器中同樣可以利用本實用新型中設計漂浮平臺水平激光發(fā)射器的方法解決類似的誤差問題，從而獲得更高的精度和穩(wěn)定性。
文檔編號G01C15/00GK202329632SQ20112045540
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者吳井泉 申請人:吳井泉