专利名称：三等分角光学经纬仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学测量仪器领域中的光学经纬仪，尤其涉及一种三等分角光学经纬仪。
背景技术：
光学经纬仪以其体积小、重量轻、精度高及使用方便等特点广泛用于建筑设计、线路工程设计和施工过程中，它可以用来测量水平角、竖直角、直线的方向、高程和距离。光学经纬仪主要由包括望远镜、水平度盘、光学对中器的照准部，基座及三脚支架组成；实地操作时，通过对中、置平使仪器的竖轴中心线与观测点重合即确定了测量基准点，且竖轴竖直，水平度盘居于水平位置，进而由望远镜中的十字丝对准实物目标进行实地操作。在现代建筑设计、环境规划及大型场馆装潢设计中有大量圆形结构及造型，并涉及角度的3、6、9以至3n(n为正整数)等分的问题，现场施工中采用光学经纬仪可以通过水平度盘测定角度，但要经过计算，且由于度盘精度所限，不能准确等分。
发明内容
本发明的主要目的在于针对上述问题，在现有的光学经纬仪基础上进行改进，增设三等分角机构极其辅助结构，提供一种可快速、准确三等分任意角的三等分角光学经纬仪。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种三等分角光学经纬仪，包括带有望远镜、水平度盘、光学对中器的照准部，基座及三脚支架，其特征是在照准部下部增设三等分角机构及其连接的模拟角边左、右滑动槽机构，并整体固定连接到带左右水平基座臂的三脚支架上。
所述的三等分角机构是由丁字尺、丁字尺尺头左端通过铰轴连接的直角尺滑块及右端通过铰轴连接的辅助直尺滑块组成，丁字尺尺身工作边与两铰轴的轴心距离的中点位于同一直线，直角尺滑块竖直边顶端铰接于丁字尺尺头左端的铰轴上，从铰轴的轴心到直角尺滑块水平边内沿的垂直距离等于丁字尺的两铰轴轴心距离的二分之一，辅助直尺滑块铰接于尺头右端的铰轴上，其前沿与铰轴轴心位于同一直线；三等分角机构的丁字尺置于由中心开有光孔的圆形顶板及底板通过其位于130°～180°区间边缘上的圆弧竖边固定连接构成的壳架的底板上，壳架的顶板与照准部底部固定连接。
所述的直角尺滑块水平边内沿侧及辅助直尺滑块的前尺边侧分别设有凸边及挡边。
所述的模拟角边左、右滑动槽机构的组成及连接为位于同一平面设置的左、右两个可环绕带水平环槽的中竖轴张开与闭拢的水平滑动槽具有相同形状的横截面，且其前侧壁分别设有与所述的直角尺滑块水平边内沿侧及辅助直尺滑块的前尺边侧设置的凸边及挡边对应的顶沿及凹槽，后侧壁开有水平导向孔，后侧壁顶沿设有水准仪，并分别通过左、右转动连接支架固定连接圆环，圆环以滑动配合依次套装在中竖轴的下水平环槽中，左、右水平滑动槽交叉端以与中竖轴匹配的圆弧面与中竖轴滑动配合设置在上水平环槽中，外端分别固定连接左、右连接块，左、右连接块分别与左、右光学对中器为同心同直径圆柱体，并通过底部中心开孔以滑动配合套装在与光学对中器固定连接的竖轴上端，竖轴下端以滑动配合插入脚螺旋的螺纹轴套的沉孔中；直角尺滑块及辅助直尺滑块分别以滑动配合装入左右水平滑动槽内，且与由水平滑动槽后侧壁导向孔穿出的导向、制动滑柄固定连接，所述的辅助直尺滑块的前沿、右水平滑动槽前侧壁外沿、中竖轴轴心及右光学对中器竖轴轴心位于同一直线，所述的直角尺滑块的水平边内沿、左水平滑动槽前侧壁外沿、中竖轴轴心及左光学对中器竖轴轴心位于同一直线，所述的辅助直尺滑块及直角尺滑块顶面、左、右水平滑动槽的后侧壁顶面及左、右连接块顶面位于同一平面，中竖轴顶端与壳架底板固定连接，底端以滑动配合插入脚螺旋的螺纹轴套上端设置的沉孔中。
所述的左连接块其高度略大于右水平滑动槽后侧壁高度，其沿左水平滑动槽前侧壁外沿延伸处为半圆台阶，台阶高度与右水平滑动槽后侧壁高度相等。
所述的右水平滑动槽的长度大于左水平滑动槽的长度，长度差值略大于光学对中器直径。
所述的带左右水平基座臂的三脚支架其顶部为基座，基座中央为内开滑动孔外设上、下水平环槽的下竖轴，可在滑动孔中自由滑动的中心螺旋通过其环周凸缘装入滑动孔侧壁的环行凹槽内，位于同一平面设置的厚度相同的左右两水平基座臂分别通过左、右转动连接支架固定连接圆环，圆环以滑动配合依次套装在下竖轴的下水平环槽中，左、右水平基座臂交叉端以与下竖轴匹配的圆弧面与下竖轴滑动配合设置在上水平环槽中，外端分别开有中心螺旋滑动孔，并通过安装其中的中心螺旋分别螺纹连接设置于左右光学对中器下部的脚螺旋的螺纹轴套，三角架腿分别设置在基座、左、右水平基座臂底部。
本发明的有益效果是对现有的光学经纬仪进行了改进，使其在测量水平角、竖直角、高程和距离基础上，增设了准确三等分角的功能，针对在建筑设计、环境规划及大型场馆装潢设计中涉及角度的准确三等分问题，为现场施工提供了有效实用的工具，仪器结构简单，操作容易，无须计算可快速准确完成三等分角的实际操作。
图1是本发明的整体结构示意图；图2是本发明的组装结构示意图；图3是本发明的三等分角结构及安装示意图；图4是本发明的壳架结构原理图；图5是本发明的壳架结构安装位置示意图；图6是本发明的辅助直尺滑块在右水平滑动槽中的安装示意图；图7是本发明的直角尺滑块在左水平滑动槽中的安装示意图；图8是本发明的中竖轴组装示意图；图9是本发明的下竖轴组装示意图；图10是本发明的原理图。
图中1照准部，2三等分角机构，3模拟角边左、右滑动槽机构，4带左右水平基座臂的三脚支架，5望远镜，6光学对中器，6-1光学对中器竖轴，7对中器目镜，8壳架，8-1顶板，8-2底板，8-3竖边，9右转动连接支架，10水准器，11辅助直尺滑块，11-1辅助直尺滑块前沿，11-2挡边，11-3凸边，12右水平滑动槽，12-1水平导向孔，12-2凹槽，12-3右水平滑动槽前侧壁外沿，12-4顶沿，13右连接块，14脚螺旋，14-1脚螺旋螺纹轴套，15铰轴，16丁字尺，17中竖轴，17-1上水平环槽，17-2下水平环槽，18丁字尺尺身，18-1丁字尺尺身工作边，19丁字尺尺头，19-1铰轴轴心距离，19-2铰轴轴心距离中点，20直角尺滑块，20-1直角尺滑块水平边，20-2直角尺滑块水平边内沿，20-3直角尺滑块竖直边，20-4铰轴轴心到水平边内沿垂直距离，20-5挡边，20-6凸边，21左转动连接支架，22左水平滑动槽，22-1导向孔，22-2凹槽，22-3左水平滑动槽前侧壁外沿，22-4顶沿，23左连接块，24中心螺旋，25右水平基座臂，26基座，26-1滑动孔，26-2上水平环槽，26-3，下水平环槽，26-4下竖轴，26-5环行凹槽，27左水平基座臂，28三角架腿，29导向、制动滑柄，30圆环，31望远镜制动螺旋，32照准部制动螺旋。以下结合附图和实施例对本发明详细说明。
具体实施例方式
参见图1～10，示出了一种三等分角光学经纬仪结构、组装关系及原理示意图，如图1～3所示，一种三等分角光学经纬仪，包括带有望远镜、水平度盘、光学对中器的照准部，基座及三脚支架，其特征是在照准部1下部增设三等分角机构2及其连接的模拟角边左、右滑动槽机构3，并整体固定连接到带左右水平基座臂的三脚支架4上。所述的三等分角机构2是由丁字尺16、丁字尺尺头19左端通过铰轴15连接的直角尺滑块20及右端通过铰轴15连接的辅助直尺滑块11组成，丁字尺尺身工作边18-1与两铰轴15的轴心距离19-1的中点19-2位于同一直线，直角尺滑块竖直边20-3顶端铰接于丁字尺尺头19左端的铰轴15上，从铰轴15的轴心到直角尺滑块20水平边内沿20-2的垂直距离20-4等于丁字尺16的两铰轴15轴心距离19-1的二分之一，辅助直尺滑块11铰接于尺头19右端的铰轴15上，其前沿11-1与铰轴15轴心位于同一直线；如图2，图4～5所示，因为在0°-180°，三等分角机构的丁字尺尺身工作边18-1所扫过的区域为图中斜线区，方格区域为尺身工作边18-1和180°角的两边OM、ON都不能到达的区域，为保证丁字尺在壳架8内自由移动，三等分角机构2的丁字尺16置于由中心开有光孔的圆形顶板8-1及底板8-2通过其位于130°～180°区间边缘上的圆弧竖边8-3固定连接构成的壳架8的底板8-2上。如图6，图7所示，所述的直角尺滑块20水平边内沿侧及辅助直尺滑块11的前尺边侧分别设有凸边20-6、11-3及挡边20-5、11-2。组装时，壳架8的顶板8-1与照准部底部可采用焊接或粘接的方法固定连接。
如图2-3，图6-8所示，所述的模拟角边左、右滑动槽机构3的组成及连接为位于同一平面设置的左、右两个可环绕带水平环槽的中竖轴17张开与闭拢的水平滑动槽22、12具有相同形状的横截面，且其前侧壁分别设有与所述的直角尺滑块20水平边内沿侧设置的凸边20-6及挡边20-5对应的顶沿22-4及凹槽22-2，与辅助直尺滑块11的前尺边侧设置的凸边11-3及挡边11-2对应的顶沿12-4及凹槽12-2，后侧壁开有水平导向孔22-1、12-1，后侧壁顶沿设有水准仪10，并分别通过左、右转动连接支架21、9固定连接圆环30，圆环30以滑动配合依次套装在中竖轴17的下水平环槽17-2中，左、右水平滑动槽交叉端以与中竖轴17匹配的圆弧面与中竖轴滑动配合设置在上水平环槽17-1中，外端分别固定连接左、右连接块23、13，左、右连接块23、13分别与左、右光学对中器6为同心同直径圆柱体，并通过底部中心开孔以滑动配合套装在与光学对中器固定连接的竖轴6-1上端，竖轴下端以滑动配合插入脚螺旋14的螺纹轴套14-1的沉孔中，这样光学对中器自身可自由转动；直角尺滑块20及辅助直尺滑块11分别以滑动配合装入左右水平滑动槽22、12内，凸边20-6、11-3分别搭在与其对应的顶沿22-4、12-4上，挡边20-5，11-2分别插入与其对应的凹槽22-2、12-2中，挡边，凹槽结构可防止两个滑块从水平滑动槽中脱出，直角尺滑块20及辅助直尺滑块11分别与由水平滑动槽后侧壁导向孔22-1、12-1穿出的导向、制动滑柄29固定连接，可通过将带螺纹的导向、制动滑柄29拧入直角尺滑块20及辅助直尺滑块11中设置的对应螺孔实现固定连接。工作时，拧松导向、制动滑柄29，这时，它可通过螺纹连接带动两滑块沿导向孔22-1、12-1在两水平滑动槽内滑动，当完成操作时，拧紧导向、制动滑柄29，则两滑块制动。所述的辅助直尺滑块11的前沿11-1、右水平滑动槽前侧壁外沿12-3、中竖轴17轴心及右光学对中器6竖轴6-1轴心位于同一直线，所述的直角尺滑块20的水平边内沿20-2、左水平滑动槽22前侧壁外沿22-3、中竖轴17轴心及左光学对中器6竖轴6-1轴心位于同一直线。所述的辅助直尺滑块11及直角尺滑块20顶面、左、右水平滑动槽22、12的后侧壁顶面及左、右连接块23、13顶面位于同一平面，这样可实现准确三等分角。组装时，中竖轴17顶端与壳架8底板可通过焊接或粘接固定连接，中竖轴17底端以滑动配合插入脚螺旋14的螺纹轴套14-1上端设置的沉孔中。为保证两个左、右水平滑动槽22、12可环绕中竖轴17闭拢，从结构制作上，所述的左连接块23其高度略大于右水平滑动槽12后侧壁高度，其沿左水平滑动槽前侧壁外沿22-3延伸处为半圆台阶，台阶高度与右水平滑动槽后侧壁高度相等；所述的右水平滑动槽12的长度大于左水平滑动槽22的长度，长度差值略大于光学对中器直径。这样左、右水平滑动槽22、12可形成零度闭合。为保证左、右水平滑动槽22、12位于同一平面，左、右转动连接支架21、9的高度应调整合适。
所述的带左右水平基座臂27、25的的三脚支架其顶部为基座26，基座26中央为内开滑动孔26-1，外设上、下水平环槽26-2、26-3的下竖轴26-4，可在滑动孔26-1中自由滑动的中心螺旋24通过其环周凸缘24-1装入滑动孔26-1侧壁的环行凹槽26-5内，位于同一平面设置的厚度相同的左右两水平基座臂27、25分别通过左、右转动连接支架21、9固定连接圆环30，圆环30以滑动配合依次套装在下竖轴26-4的下水平环槽26-3中，左、右水平基座臂27、25交叉端以与下竖轴26-4匹配的圆弧面与下竖轴滑动配合设置在上水平环槽26-2中，外端分别开有中心螺旋滑动孔27-1，25-1并通过安装其中的中心螺旋24分别螺纹连接设置于左、右光学对中器6下部的脚螺旋14的螺纹轴套14-1。为保证左、右水平基座臂27、25位于同一平面，左、右转动连接支架21、9的高度应调整合适。三角架腿28分别设置在基座、左、右水平基座臂底部。
操作及原理依建筑设计在施工现场需三等分地面一个角∠AOB，步骤如下(1)在角顶点0打一个桩子，桩子上标识0点；在OA射线上打一个桩子；桩子上用小钉标识A点；在OB射线上打一个桩子，桩子上用小钉标识B点；在OA、OB间连接细线；(2)撑开三等分角光学经纬仪的带左右水平基座臂的三脚支架4，按照常规方法通过架腿伸缩调整，使基座26基本水平，同时使基座26的下竖轴26-4轴心大致对准地面上的A点；然后将三等分角光学经纬仪包括照准部1，三等分角机构2，模拟角边左、右滑动槽机构3的主体部分通过三个脚螺旋14对位轻轻放在带左右水平基座臂的三脚支架26上，并分别用中心螺旋24连接好。使左、右水平基座臂27、25大致对准地面上的OA、OB；均匀用力将三角架腿28脚部踩入土中，旋转脚螺旋14使水准器10的气泡居中；(3)若照准部1的光学对中器目镜7内的十字丝中心点与地面上的0点相距较小，可松动中心螺旋24，在滑动孔26-1中滑动仪器主体部分，使光学对中器目镜7内的十字丝中心点对准桩上的小钉0，拧紧中心螺旋24；用同样方法在左水平基座臂27上设置的中心螺旋滑动孔27-1中滑动仪器主体部分使左光学对中器目镜7内的十字丝中心点落在地面上线段OA上，拧紧左中心螺旋24；在右水平基座臂25上设置的中心螺旋滑动孔25-1中滑动仪器主体使右光学对中器目镜7内的十字丝中心点落在地面上线段OB上，拧紧右中心螺旋24；(4)移动三等分角机构2上的控制直角尺滑块20、辅助直尺滑块11的左、右导向、制动滑柄29，使其分别在相应的左、右水平滑动槽22、12中滑动，通过照准部的光学对中器目镜7使十字丝中心点落在丁字尺尺身工作边18-1上，然后通过拧紧左、右导向、制动滑柄29，分别锁定直角尺滑块20和辅助直尺滑块11。(5)打开望远镜制动螺旋31，照准部制动螺旋32，使望远镜5目镜内的十字丝中心点依次对准三等分角机构2上的左铰轴12轴心、丁字尺尺身工作边18-1，锁定照准部制动螺旋32，通过树立花杆完成地面上∠AOB三等分。
三等分角原理证明图10是图3的等效原理图，图中，O′A′为中竖轴17轴心与左对中器竖轴6-1轴心连线，等效OA边，O′B′为中竖轴17轴心与右对中器竖轴6-1轴心连线，等效OB边，∠AOB＝∠A′O′B′，E、G分别为左、右铰轴15轴心，DH为直角尺滑块水平边内沿20-2，ED为直角尺滑块竖直边20-3上的左铰轴15轴心到水平边内沿20-2的距离204，EG为丁字尺尺头19上左、右铰轴15的轴心距离19-1，F为铰轴轴心距离中点19-2，O′F为丁字尺尺身工作边18-1，由本发明特征可知辅助直尺滑块11的前沿11-1、右水平滑动槽前侧壁外沿12-3、中竖轴17轴心及右光学对中器竖轴6-1轴心位于同一直线，直角尺滑块20的水平边内沿20-2、左水平滑动槽22前侧壁外沿22-3、中竖轴17轴心及左光学对中器竖轴6-1轴心位于同一直线。所以，DH与A′O′重合，G与O′B′重合，只需证明∠DO′E＝∠E O′F＝∠FO′G即可。连接O′E，∵DE＝EF，O′E为公共边，∴直角三角形DO′E≌直角三角形F O′E，∠DO′E＝∠FO′E；又∵EF＝FG，O′F为公共边，∴直角三角形FO′E≌直角三角形F O′G，∠FO′E＝∠F′O′G，∴∠DO′E＝∠FO′E＝∠FO′G′。即∠AO′E＝∠EO′F＝∠FO′B′，三等分∠A′OB′成立，三等分∠AOB成立。
权利要求
1.一种三等分角光学经纬仪，包括带有望远镜、水平度盘、光学对中器的照准部，基座及三脚支架，其特征是在照准部下部增设三等分角机构及其连接的模拟角边左、右滑动槽机构，并整体固定连接到带左右水平基座臂的三脚支架上。
2.根据权利要求1所述的一种三等分角光学经纬仪，其特征是所述的三等分角机构是由丁字尺、丁字尺尺头左端通过铰轴连接的直角尺滑块及右端通过铰轴连接的辅助直尺滑块组成，丁字尺尺身工作边与两铰轴的轴心距离的中点位于同一直线，直角尺滑块竖直边顶端铰接于丁字尺尺头左端的铰轴上，从铰轴的轴心到直角尺滑块水平边内沿的垂直距离等于丁字尺的两铰轴轴心距离的二分之一，辅助直尺滑块铰接于尺头右端的铰轴上，其前沿与铰轴轴心位于同一直线；三等分角机构的丁字尺置于由中心开有光孔的圆形顶板及底板通过其位于130°～180°区间边缘上的圆弧竖边固定连接构成的壳架的底板上，壳架的顶板与照准部底部固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种三等分角光学经纬仪，其特征是所述的直角尺滑块水平边内沿侧及辅助直尺滑块的前尺边侧分别设有凸边及挡边。
4.根据权利要求1或3所述的一种三等分角光学经纬仪，其特征是所述的模拟角边左、右滑动槽机构的组成及连接为位于同一平面设置的左、右两个可环绕带水平环槽的中竖轴张开与闭拢的水平滑动槽具有相同形状的横截面，且其前侧壁分别设有与所述的直角尺滑块水平边内沿侧及辅助直尺滑块的前尺边侧设置的凸边及挡边对应的顶沿及凹槽，后侧壁开有水平导向孔，后侧壁顶沿设有水准仪，并分别通过左、右转动连接支架固定连接圆环，圆环以滑动配合依次套装在中竖轴的下水平环槽中，左、右水平滑动槽交叉端以与中竖轴匹配的圆弧面与中竖轴滑动配合设置在上水平环槽中，外端分别固定连接左、右连接块，左、右连接块分别与左、右光学对中器为同心同直径圆柱体，并通过底部中心开孔以滑动配合套装在与光学对中器固定连接的竖轴上端，竖轴下端以滑动配合插入脚螺旋的螺纹轴套的沉孔中；直角尺滑块及辅助直尺滑块分别以滑动配合装入左右水平滑动槽内，且与由水平滑动槽后侧壁导向孔穿出的导向、制动滑柄固定连接，所述的辅助直尺滑块的前沿、右水平滑动槽前侧壁外沿、中竖轴轴心及右光学对中器竖轴轴心位于同一直线，所述的直角尺滑块的水平边内沿、左水平滑动槽前侧壁外沿、中竖轴轴心及左光学对中器竖轴轴心位于同一直线，所述的辅助直尺滑块及直角尺滑块顶面、左、右水平滑动槽的后侧壁顶面及左、右连接块顶面位于同一平面，中竖轴顶端与壳架底板固定连接，底端以滑动配合插入脚螺旋的螺纹轴套上端设置的沉孔中。
5.根据权利要求4所述的一种三等分角光学经纬仪，其特征是所述的左连接块其高度略大于右水平滑动槽后侧壁高度，其沿左水平滑动槽前侧壁外沿延伸处为半圆台阶，台阶高度与右水平滑动槽后侧壁高度相等。
6.根据权利要求4所述的一种三等分角光学经纬仪，其特征是所述的右水平滑动槽的长度大于左水平滑动槽的长度，长度差值略大于光学对中器直径。
7.根据权利要求1所述的一种三等分角光学经纬仪，其特征是所述的带左右水平基座臂的三脚支架其顶部为基座，基座中央为内开滑动孔外设上、下水平环槽的下竖轴，可在滑动孔中自由滑动的中心螺旋通过其环周凸缘装入滑动孔侧壁的环行凹槽内，位于同一平面设置的厚度相同的左右两水平基座臂分别通过左、右转动连接支架固定连接圆环，圆环以滑动配合依次套装在下竖轴的下水平环槽中，左、右水平基座臂交叉端以与下竖轴匹配的圆弧面与下竖轴滑动配合设置在上水平环槽中，外端分别开有中心螺旋滑动孔，并通过安装其中的中心螺旋分别螺纹连接设置于左右光学对中器下部的脚螺旋的螺纹轴套，三角架腿分别设置在基座、左、右水平基座臂底部。
全文摘要
本发明涉及一种三等分角光学经纬仪，包括带有望远镜、水平度盘、光学对中器的照准部，基座及三脚支架，其特征是在照准部下部增设三等分角机构及其连接的模拟角边左、右滑动槽机构，并整体固定连接到带左右水平基座臂的三脚支架上。本发明的有益效果是对现有的光学经纬仪进行了改进，使其在测量水平角、竖直角、高程和距离基础上，增设了准确三等分角的功能，针对在建筑设计、环境规划及大型场馆装潢设计中涉及角度的准确三等分问题，为现场施工提供了有效实用的工具，仪器结构简单，操作容易，无须计算可快速准确完成三等分角的实际操作。
文档编号G01C1/02GK1862224SQ20061001432
公开日2006年11月15日 申请日期2006年6月13日 优先权日2006年6月13日
发明者赵建科 申请人:赵建科