专利名称：激光坡面工程电子经纬仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测绘仪器，特别是关于一种激光坡面工程电子经纬仪。
背景技术：
经纬仪是测量水平角和垂直角的专用仪器，在测量工作中，可以利用经纬仪测水平角，在工程施工中利用它可以把具体工程设计的位置、角度、高程标定到施工现场，即所谓施工测量或标定。随着技术的进步，经纬仪由金属度盘的游标读数方式发展到光学经纬仪的光学读数方式，进而又发展到由光电码盘和数字转换技术构成的电子经纬仪，这些技术上的进步不但表现在测量精度的提高方面，还表现在读数方法的简化和方便使用方面。但就经纬仪的功能而言，并无新的改变，目前较为落后的金属度盘游标读数方法的经纬仪已被光学经纬仪和电子经纬仪所代替，而由于电子经纬仪的制造工艺相对简单，精度高和便于使用，因此，有逐步代替光学经纬仪的趋势。经纬仪结构特点决定了无论是望远镜处于何种倾角状态，它所测量出的水平方向线之间的角度值都是投影在水平面上的平面角值，即水平角，因此利用经纬仪测定的水平角值是投影在水平面上的水平角，而非望远镜在不同倾角时的空间角，这一结构特点与功能在工程施工测量中表现出了经纬仪功能的局限性1、如在场地平整施工测量中众所周知，在较大建筑区场地平整时，由于场地内排水的需要，一般均设计成近水平(具有一定坡度)的场地，例如3‰，如图1所示，在ABCD范围内按设计坡度(3‰)平整场地，如果用水准仪进行施工测量标定，则应丈量LAD、L11′L22′、L33′、LBC后按设计坡度(3‰)计算出D、1′、2′……C较A、1、2…B应高出的数值，然后通过水准测量方法标出D、1′、2′……C的设计高程位置。场地较大时，在ABCD范围内还应增加标定点(图中圆圈点)并应丈量各点距A、1、2……B的距离，然后依同法进行标定。如果采用经纬仪安置在A、1、2……B点上，对应照准D、1′、2′……C点后，给出坡度角(3‰＝10′19″)，在方向线上标定出设计坡度，此时仪器要安置五次(A、1、2、3、B)，进行五次标定。如场地较大，则要安置经纬仪多次，进行大量的标定工作，费时费力。如果把经纬仪安置在2点上，在22′方向上可用设计坡度标出该方向线上的坡度，但如果转动水平度盘，照准D、1′、3′、C方向时仍按设计坡度值3‰(10′19″)标定坡度线，则由于距离L2D、L21′、L23′、L2C发生了变化，因此不能按10′19″的坡度进行标定，此时的坡度角值应重新计算，以C点为例，计算公式是tgδ′2C＝tgδcosα2c------------(1)式中δ′2C-应标定的坡度角值δ-场地设计坡度角值α2c-∠C2B很显然，如果用这种方法依次标定D、1′、3′…C的高程位置，应测量水平角αc2B、α3′2B、α1′2A、αD2A，再用上述公式计算出δ′2C、δ23′、δ21′、δ2D再进行标定，如果场地内待定点较多(例如图中的许多圆圈点)则工作量是很大的，上述用水准仪和经纬仪标定的两种方法的工作量均较大，在用经纬仪方法时，表现出了现有经纬仪在工程施工测量中的局限性。
2、在矿山倾斜巷道腰线(即坡度线)标定中一般是采用经纬仪在标定巷道中线的同时，按巷道设计坡度标定出巷道的腰线，由于巷道腰线均标设在巷道的两邦，而经纬仪是安置在巷道中线点上，为了使巷道坡度线正确地标设在巷道两邦上，须进行所谓伪倾角计算，然后才能进行正确标定，如图2所示，O、A点为巷道中线方向上的腰线点，OA的倾角为巷道的设计倾角δ，B点为垂直于OA线在巷道邦上与A点同高的点。OB线的倾角就不再是δ而是伪倾角δ′了，由图可知tgδ＝h/OA′，tgδ′＝h/OB′ ∴tgδ′＝tgδOA′/OB′即tgδ′＝tgδcosβ ---------------(2)式中β-OA、OB两视线间的水平夹角。
具体的两邦腰线标定方法是首先测出β角，再按公式(2)计算出δ′，然后在O点处按δ′在巷道两邦上标定出巷道腰线，此项标定工作需随着巷道的向前掘进而及时进行。
从以上两个实例来看，由于经纬仪只能给出倾斜直线的坡度线，而不能直接给出一个具有一定坡度的倾斜平面，因而给施工测量工作带来很大的不便。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种激光坡面工程电子经纬仪，它在任何方向上均能直接标设出场地的设计坡度，无需进行水平角测量和伪倾角δ′的计算和标定，使标定工作十分简单，而且可以避免标定工作出错，节省时间。
本实用新型的技术方案是设计一种激光坡面工程电子经纬仪，其特征是它在电子经纬仪的望远镜上连接有旋转轴和激光发射器。
所述经纬仪的视准轴与激光发射器的旋转轴垂直，激光发射器的光轴与激光发射器的旋转轴垂直。
所述的激光发射器通过旋转轴固定在望远镜上。
所述的电子经纬仪的望远镜底部固定有激光发射器、反光镜，反光镜的反光面与激光发射器光轴成45度夹角，激光发射器光轴经反光镜垂直入射到五棱镜，五棱镜固定在腔体内，腔体通过旋转轴连接在望远镜上部。
所述反光镜是三角棱镜。
所述反光镜是平面反光镜。
本实用新型的特点是在电子经纬仪的望远镜上连接有旋转轴，旋转轴上固定有激光发射器。经纬仪望远镜上的可见光激光发射器及其供电电源。激光发射器与望远镜之间采用平面轴承系统相连接，望远镜在任何状态下激光发射器可绕其轴任意旋转。旋转轴垂直于激光光轴、垂直于望远镜视准轴。
当望远镜处于水平状态时，旋转仪器竖轴或激光发射器旋转轴时，则激光束便会扫出一个激光水平面，使仪器具有激光扫平仪的功能；当仪器望远镜处于倾斜状态时，则激光发射器旋转轴呈倾斜状态，旋转激光发射器旋转轴时，则激光束将扫出一个倾斜平面，该倾斜平面的正倾斜方向为望远镜视准轴的方向，而其它方向均为望远镜视准轴的伪倾斜方向。将上述功能应用在前述场地平整施工测量中，则无论将经纬仪放在场地内任何位置，只要将经纬仪望远镜置于场地设计坡度的正倾斜方向上，使望远镜倾角值设定在场地设计倾角值上，则转动激光发射器，在任何方向上均能标设出场地的设计坡度，无需进行水平角测量和伪倾角δ′的计算和标定，使标定工作十分简单，而且可以避免产生由于测水平角、计算δ′及标定时出现的错误。同样，在倾斜巷道腰线的标定中，当望远镜在中线上给出巷道设计倾角之后，转动激光发射器轴，则激光束与巷道相交的各点连线即是与巷道腰线平行的一条倾斜线，无需进行各标定点的水平角测量和伪倾角计算及逐点进行标定，可以节省很多时间，并避免标定工作出错。将激光发射器与电子经纬仪相结合，既保留了电子经纬仪的各项功能，又通过可倾斜的激光发射器竖轴的旋转而能扫出激光倾斜平面，从而可以极大地提高施工测量的速度和质量，拓宽了仪器的应用范围。
激光发射器通过与光束相垂直旋转轴与仪器望远镜相连接，旋转轴与望远镜视准轴相垂直，这种结构设计当望远镜处于水平状态时，通过旋转激光发射器可以扫出一个水平激光平面，实现激光扫平仪的功能，当望远镜处于倾斜状态时，即形成了激光发射器的可倾斜竖轴，使激光束可以按设计倾角值扫出一个倾斜平面，这是其特殊性能所在，也是主要的创新之点。
1、激光发射器与望远镜的连接采用平面轴承的连接方式，有效地克服了轴系精度受轴的长度制约的问题，平面轴承可以减小连接系统的尺寸，并确保轴系的应有精度要求。
3、采用可见光激光进行标定工作，可以在被标定点处根据光斑中心来确定标定点，无需用望远镜观察并指挥标定点处的工作，特别是在夜间和黑暗的矿山井下巷道或隧道中，以明亮的激光光斑直观地进行标定工作，可以大大地提高工作效率。
下面结合实施例附图对本实用新型作进一步说明。
图中1、五棱镜；2、激光束；3、旋转轴；4、望远镜；5、反射镜；6、激光发射器；7、望远镜支架。
图1是已有技术的场地平整施工测量示意图。
图2是已有技术的矿井倾斜巷道腰线标定测量示意图。
图3是实施例1结构示意图。
图4是激光坡面工程电子经纬仪轴系示意图。
图5是实施例2结构示意图。
具体实施方式
实施例1如图3所示，这种激光坡面工程电子经纬仪，它在电子经纬仪的望远镜4上连接有旋转轴3，旋转轴3上固定有激光发射器6。经纬仪的视准轴与激光发射器6的旋转轴3垂直，激光发射器6的光轴与激光发射器6的旋转轴垂直。
激光坡面工程电子经纬仪的关键技术是将半导体激光发射器6安置在电子经纬仪的望远镜管上方，激光发射器6与望远镜4之间采用可以转动的轴相连接，为了实现前面所述的技术性能，对二者的连接关系有着严格的要求，具体要求是在激光束与望远镜物镜处于同一方向时，1、激光发射器6的激光光轴应严格平行于望远镜4的视准轴；2、激光发射器6的旋转轴3应与激光光轴和望远镜4视准轴相垂直；
3、激光发射器6在望远镜4上方可以绕其轴在360°范围内转动；4、激光发射器旋转轴3的转动应灵活、稳定，其轴系精度应达到设计要求，旋转轴3应有止动和微动调节功能。
其中电子经纬仪已有轴为VV LL HH CC本实用新型新增加两个轴为GG KK当电子经纬仪望远镜仰起时，激光发射器可绕其旋转轴旋转，因此激光束可以扫出一个激光倾斜平面，该平面的正倾斜方向(最大倾斜方向)的倾角值与望远镜视准轴(CC)的倾角值一致，而当激光发射器旋转以后便自动给出了各个方向上的伪倾角值，此即为该方案的独特之点。
另外，GG为激光光轴，用激光进行施工测量，可以方便作业，更有利于在黑暗环境下进行作业。
如图4所示本实用新型的激光坡面工程电子经纬仪轴系关系是几何关系VV⊥LLLL∥HH HH⊥VVHH⊥CCCC⊥KK GG⊥KK可转动轴VV HH KKVV-经纬仪竖轴LL-经纬仪水准管轴HH-经纬仪横轴CC-经纬仪视准轴GG-激光光轴KK-激光发射器旋转轴实施例2如图5所示，激光束2从激光发射器6发出后经反射镜5反射镜后通过望远镜4和旋转轴3的小孔进入五棱镜腔内，经进五棱镜1折射后光线转向90°。反射镜5可以是三棱镜，也可以是平面镜子。五棱镜1可随五棱镜腔绕旋转轴3转动，因此激光束2可随望远镜4的倾斜而扫出一个激光倾斜平面。与实施例1激光发射器6在望远镜筒的上方，具有同样的功能，但此种方案比激光发射器6在上方时对望远镜支架7的制作要求要简单些。
权利要求1.激光坡面工程电子经纬仪，其特征是它在电子经纬仪的望远镜上连接有旋转轴和激光发射器。
2.根据权利要求1所述的激光坡面工程电子经纬仪，其特征是所述经纬仪的视准轴与激光发射器的旋转轴垂直，激光发射器的光轴与激光发射器的旋转轴垂直。
3.根据权利要求1所述的激光坡面工程电子经纬仪，其特征是所述的激光发射器通过旋转轴固定在望远镜上。
4.根据权利要求1所述的激光坡面工程电子经纬仪，其特征是所述的电子经纬仪的望远镜底部固定有激光发射器、反光镜，反光镜的反光面与激光发射器光轴成45度夹角，激光发射器光轴经反光镜垂直入射到五棱镜，五棱镜固定在腔体内，腔体通过旋转轴连接在望远镜上部。
5.根据权利要求4所述的激光坡面工程电子经纬仪，其特征是所述反光镜是三角棱镜。
6.根据权利要求4所述的激光坡面工程电子经纬仪，其特征是所述反光镜是平面反光镜。
专利摘要本实用新型涉及测绘仪器，特别是关于一种激光坡面工程电子经纬仪，其特征是它在电子经纬仪的望远镜上连接有旋转轴和激光发射器。所述经纬仪的视准轴与激光发射器的旋转轴垂直，激光发射器的光轴与激光发射器的旋转轴垂直。所述的激光发射器通过旋转轴固定在望远镜上。这种激光坡面工程电子经纬仪，它在任何方向上均能直接标设出场地的设计坡度，无需进行水平角测量和伪倾角δ′的计算和标定，使标定工作十分简单，而且可以避免标定工作出错，节省时间。
文档编号G01C1/02GK2651705SQ200320109710
公开日2004年10月27日 申请日期2003年10月31日 优先权日2003年10月31日
发明者吴小勇 申请人:吴小勇