专利名称：强制对中观测墩用高度测量延伸臂装置及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种强制对中观测墩用高度測量延伸臂装置及其制作方法。
背景技术：
在工程測量中，强制对中观测墩是测量高度需要用到的重要工具之一，强制对中观测墩由观测墩墩体及其顶部的观测墩强制对中杆构成，观测墩強制对中杆具有肩部平面和位于肩部平面上的用以螺接架设相关仪器的顶部螺栓。然而在需要高精度高程数据的测量作业中，需要将观测墩地面水准标志的高程测量传递到观测墩强制对中杆肩部平面所在的高度上去，从而就观测墩強制对中杆肩部平面即观测墩顶部架设仪器的相位中心的高度平面测设高精度的高程数据，然而由于观测墩自身的结构特点所决定，使用水准測量不能直接測量到达观测墩强制对中杆肩部平面，钢尺和手持测距仪也不能够垂直測量到，故此 对于ー些大型或重要设施，如高楼、墩塔、体育场馆等的空中关键部位，无法测设到比三角高程測量方法更加准确的二等水准精度以上的高程数据，于是使用延伸臂装置使观测墩强制对中杆肩部平面延伸出来进行测量成为必要的选择。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供ー种结构简单，方便测量高精度高程数据的强制对中观测墩用高度測量延伸臂装置及其制作方法。为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的本发明提供了一种强制对中观测墩用高度測量延伸臂装置，其中，包括主臂横梁，所述主臂横梁为具有上梁面、下梁面、前梁面、后梁面以及左端面和右端面的长方体，所述下梁面上设有用以供观测墩强制对中杆顶部螺栓垂直置入后担架所述下梁面于观测墩强制对中杆肩部平面上的中心固定螺孔，所述中心固定螺孔透穿所述上梁面和下梁面。作为优选，所述前梁面和后梁面均固接有侧面固定板，所述左端面和右端面上均抵接有端面固定板，所述侧面固定板的长度等于所述主臂横梁的长度，所述侧面固定板的宽度大于所述主臂横梁的高度，所述端面固定板的长度大于所述主臂横梁的宽度，所述端面固定板的宽度等于所述侧面固定板的宽度，所述端面固定板的一宽度边固接位于所述前梁面外侧的所述侧面固定板的端部位置上，所述端面固定板的另ー宽度边固接位于所述后梁面外侧的所述侧面固定板的端部位置上，两块所述侧面固定板和两块所述端面固定板围拢所述主臂横梁为整体成上下两个背向的无盖箱体状，两块所述侧面固定板于所述上梁面上方或下梁面下方相互对应的位置间固接有加固板，所述下梁面和上梁面均于所述中心固定螺孔周缘具有内陷的凹腔，所述凹腔内具有用以支抵于观测墩强制对中杆肩部平面的梁坝，所述梁坝将所述凹腔区隔为两个对称的凹槽，所述侧面固定板于左段外侧板面或右段外侧板面上固接有内螺纹套筒，位于所述前梁面外侧的所述侧面固定板所固接的内螺纹套筒与位于所述后梁面外侧的所述侧面固定板所固接的内螺纹套筒的位置相互对应，且所述内螺纹套筒与所述中心固定螺孔轴向平行，所述内螺纹套筒内螺接有用以以观测墩强制对中杆为主支点配合调控所述主臂横梁水平程度的调节螺栓。作为优选，所述调节螺栓包括具有外螺纹适配与所述内螺纹套筒螺接的中段螺杆和连接于所述中段螺杆两端的栓杆，所述栓杆包括圆锥以及连接于所述圆锥和中段螺杆间的圆杆，所述圆锥的直径和圆杆的直径相同，所述中段螺杆的直径大于所述圆杆的直径，连接于所述中段螺杆一端的所述栓杆上固接有调节手轮。作为优选，所述主臂横梁、侧面固定板、端面固定板、加固板、梁坝、内螺纹套筒和调节螺栓均为金属材质，所述侧面固定板上开有窗ロ，所述固接均为焊接。本发明还提供了一种强制对中观测墩用高度測量延伸臂装置的制作方法，其中，包括如下步骤步骤(I)制作和整平主臂横梁，具体为提供一根具有上梁面、下梁面、前梁面、后梁面以及左端面和右端面的长方体作为主臂横梁，并在所述主臂横梁上加工出一个透穿所述上梁面和下梁面中心的用以供观测墩强制对中杆顶部螺栓垂直置入后担架所述长方体 于观测墩强制对中杆肩部平面上的中心固定螺孔，再利用钳エ水平仪对所述主臂横梁的上梁面和下梁面进行精细整平。步骤(2)提供并加工框架板材，具体为提供与所述主臂横梁等长、且宽度大于所述主臂横梁高度的侧面固定板两块，并在所述侧面固定板上开出窗ロ，提供与所述侧面固定板等宽、且长度为所述主臂横梁的宽度与两块所述侧面固定板的厚度之和的端面固定板两块，提供与所述端面固定板等厚且等长的加固板四条，提供内螺纹套筒四支并提供与所述内螺纹套筒适配螺接的调节螺栓两支。步骤(3)焊接侧面固定板，通过夹具夹持所述主臂横梁的上梁面和下梁面从而将所述主臂横梁夹固，然后用电焊工具通过所述窗ロ将ー块所述侧面固定板焊接在所述主臂横梁的前梁面上，将另ー块所述侧面固定板焊接在所述主臂横梁的后梁面上，焊接后，所述主臂横梁和两块所述侧面固定板整体的纵截面概略呈“H”型。步骤(4) 二次整平主臂横梁，将主臂横梁从夹具中释放取下，利用钳エ水平仪对所述主臂横梁的上梁面和下梁面再次进行精细整平，然后用磨床对主臂横梁的上梁面和下梁面进行平直度控制在O. I毫米以内，平行度控制在O. 15毫米以内的精细磨削。步骤(5)铣制凹槽，将所述主臂横梁固定于铣床，用铣床在所述主臂横梁的上梁面和下梁面上对中心固定螺孔周缘进行加工，具体为在中心固定螺孔左右两侧分别铣制凹槽，并在两个凹槽之间留下一道由中心固定螺孔分隔成两截的梁坝。步骤出)固定铣制凹槽，通过夹具夹持所述主臂横梁的上梁面和下梁面从而再次将所述主臂横梁夹固。步骤(7)焊接端面固定板、加固板和内螺纹套筒，将所述端面固定板焊接到两块所述侧面固定板相互对应的端部间，具体为使两块所述侧面固定板相互对应的左端端部间和右端端部间均焊接有一块所述端面固定板，且位于左侧的所述端面固定板与所述主臂横梁的左端面抵接，位于右侧的所述端面固定板与所述主臂横梁的右端面抵接，两块所述侧面固定板和两块所述端面固定板围拢所述主臂横梁为整体成上下两个背向的无盖箱体状，将所述加固板焊接到两块所述侧面固定板中段相互对应的位置间，具体为使两块所述侧面固定板于所述上梁面上方和下梁面下方相互对应的左段和右段位置间均焊接有一块所述加固板，将所述内螺纹套筒以与所述中心固定螺孔轴向平行的角度焊接到所述侧面固定板的外侧板面上，具体为使所述侧面固定板的左段外侧板面和右段外侧板面上均焊接有一支内螺纹套筒，且位于所述前梁面外侧的所述侧面固定板所焊接的内螺纹套筒与位于所述后梁面外侧的所述侧面固定板所焊接的内螺纹套筒的位置是相互对应的。作为优选，所述主臂横梁的长为900毫米、高为10毫米、宽为80毫米，所述侧面固定板的长为900毫米、厚为8毫米、宽为40毫米,所述端面固定板的长为96毫米、宽为40毫米、厚为4毫米，所述加固板的长为96毫米、宽为25毫米、厚为4毫米，所述凹槽的槽深为I. 5毫米，所述梁坝的宽度为3毫米，所述内螺纹套筒的内径为12毫米、外径为22毫米、长度为40毫米、内螺纹的螺距为O. 75毫米，所述调节螺栓包括具有外螺纹适配与所述内螺纹套筒螺接的中段螺杆和连接于所述中段螺杆两端的栓杆，所述栓杆包括圆锥以及连接于所述圆锥和中段螺杆间的圆杆，所述圆锥的直径和圆杆的直径相同，所述中段螺杆的直径大于所述圆杆的直径，连接于所述中段螺杆一端的所述栓杆上固接有调节手轮，所述调节螺栓的总长为168毫米，所述圆锥的下直径为I毫米、上直径为10毫米、长为9毫米的，所述圆杆的直径为10毫米、长为46毫米，所述中段螺杆的外径为12毫米、长为60毫米、螺距为O. 75毫米，所述调节手轮的外径为30毫米、内径为10毫米、厚度为6毫米、距离所在侧端部29毫米，所述内螺纹套筒焊接于所述侧面固定板的位置距离所述中心固定螺孔中心的距离 为227. 8毫米。作为优选，步骤(2)中在所述侧面固定板上开出窗ロ为每隔60毫米开ー个长60毫米、宽16毫米的孔，具体为每块所述侧面固定板上开有7个孔。作为优选，所述主臂横梁的材质为高強度的汽车弹簧钢。作为优选，还包括步骤(8)和步骤(9)所述步骤(8)为对主臂横梁进行烤漆或喷漆，所述步骤(9)为在所述主臂横梁上标绘标尺刻度。由上述技术方案可知，本发明的有益效果是相比现有技术，本发明结构简单，其应用于强制对中观测墩上进行高度测量时，便于测得二等水准精度以上的高精度高程数据。具体应用中，将观测墩强制对中杆顶部螺栓垂直置入主臂横梁的中心固定螺孔内，使主臂横梁的下梁面担架在观测墩強制对中杆的肩部平面上，主臂横梁的外段此时即会延伸至观测墩边缘外的地面可以垂直測量到的位置上，由于强制对中杆肩部平面即为观测墩顶部架设仪器的相位中心的高度平面，而主臂横梁的下梁面与強制对中杆肩部平面可以视为处于同一平面上，故此，測量出主臂横梁伸出观测墩边缘外的下梁面至观测墩地面水准标志间的高程即是完成了将观测墩地面水准标志的高程测量传递到观测墩强制对中杆肩部平面所在的高度上去的工作，也即为测得了观测墩强制对中杆肩部平面也就是观测墩顶部架设仪器的相位中心的高度平面的高程，在对伸出到观测墩边缘外的下梁面至观测墩地面水准标志间的高度进行垂直测量时，可以使用钢尺，在需要二等水准精度以上的高精度高程数据的测量作业中，也可以使用精度较高的手持式激光测距仪或其他測量工具。
图I为本发明的结构示意图。图2为用于架设本发明的强制对中观测墩的结构示意图。图3为本发明架设于强制对中观测墩上的使用状态示意图。
图4为本发明中主臂横梁的局部结构示意图，其示意了中心固定螺孔周缘梁坝和凹槽结构。
具体实施例方式为了使本领域技术人员能更进一歩了解本发明的特征及技术内容，请參阅以下有关本发明的详细说明与附图。请參阅图I至图4所示，本发明提供了一种强制对中观测墩用高度測量延伸臂装置，其中，包括主臂横梁1，所述主臂横梁为具有上梁面、下梁面、前梁面、后梁面以及左端面和右端面的长方体，所述下梁面上设有用以供观测墩强制对中杆2顶部螺栓3垂直置入后担架所述下梁面于观测墩强制对中杆肩部平面4上的中心固定螺孔5，所述中心固定螺 孔透穿所述上梁面和下梁面，所述前梁面和后梁面均固接有侧面固定板7，所述左端面和右端面上均抵接有端面固定板13，所述侧面固定板的长度等于所述主臂横梁的长度，所述侧面固定板的宽度大于所述主臂横梁的高度，所述端面固定板的长度大于所述主臂横梁的宽度，所述端面固定板的宽度等于所述侧面固定板的宽度，所述端面固定板的一宽度边固接位于所述前梁面外侧的所述侧面固定板的端部位置上，所述端面固定板的另ー宽度边固接位于所述后梁面外侧的所述侧面固定板的端部位置上，两块所述侧面固定板和两块所述端面固定板围拢所述主臂横梁为整体成上下两个背向的无盖箱体状，两块所述侧面固定板于所述上梁面上方或下梁面下方相互对应的位置间固接有加固板12，所述下梁面和上梁面均于所述中心固定螺孔周缘具有内陷的凹腔，所述凹腔内具有用以支抵于观测墩强制对中杆肩部平面的梁坝8，所述梁坝将所述凹腔区隔为两个对称的凹槽9，所述侧面固定板于左段外侧板面或右段外侧板面上固接有内螺纹套筒10，位于所述前梁面外侧的所述侧面固定板所固接的内螺纹套筒与位于所述后梁面外侧的所述侧面固定板所固接的内螺纹套筒的位置相互对应，且所述内螺纹套筒与所述中心固定螺孔轴向平行，所述内螺纹套筒内螺接有用以以观测墩强制对中杆为主支点配合调控所述主臂横梁水平程度的调节螺栓11，所述调节螺栓包括具有外螺纹适配与所述内螺纹套筒螺接的中段螺杆15和连接于所述中段螺杆两端的栓杆，所述栓杆包括圆锥16以及连接于所述圆锥和中段螺杆间的圆杆17，所述圆锥的直径和圆杆的直径相同，所述中段螺杆的直径大于所述圆杆的直径，连接于所述中段螺杆ー端的所述栓杆上固接有调节手轮18，所述主臂横梁、侧面固定板、端面固定板、加固板、梁坝、内螺纹套筒和调节螺栓均为金属材质，所述侧面固定板上开有窗ロ 14，所述固接均为焊接。本发明还提供了一种强制对中观测墩用高度測量延伸臂装置的制作方法，其中，包括如下步骤步骤(I)制作和整平主臂横梁，具体为提供一根具有上梁面、下梁面、前梁面、后梁面以及左端面和右端面的长方体作为主臂横梁，并在所述主臂横梁上加工出一个透穿所述上梁面和下梁面中心的用以供观测墩强制对中杆顶部螺栓垂直置入后担架所述长方体于观测墩强制对中杆肩部平面上的中心固定螺孔，再利用钳エ水平仪对所述主臂横梁的上梁面和下梁面进行精细整平。步骤(2)提供并加工框架板材，具体为提供与所述主臂横梁等长、且宽度大于所述主臂横梁高度的侧面固定板两块，并在所述侧面固定板上开出窗ロ，提供与所述侧面固定板等宽、且长度为所述主臂横梁的宽度与两块所述侧面固定板的厚度之和的端面固定板两块，提供与所述端面固定板等厚且等长的加固板四条，提供内螺纹套筒四支并提供与所述内螺纹套筒适配螺接的调节螺栓两支。步骤(3)焊接侧面固定板，通过夹具夹持所述主臂横梁的上梁面和下梁面从而将所述主臂横梁夹固，然后用电焊工具通过所述窗ロ将ー块所述侧面固定板焊接在所述主臂横梁的前梁面上，将另ー块所述侧面固定板焊接在所述主臂横梁的后梁面上，焊接后，所述主臂横梁和两块所述侧面固定板整体的纵截面概略呈“H”型。步骤(4) 二次整平主臂横梁，将主臂横梁从夹具中释放取下，利用钳エ水平仪对所述主臂横梁的上梁面和下梁面再次进行精细整平，然后用磨床对主臂横梁的上梁面和下梁面进行平直度控制在O. I毫米以内，平行度控制在O. 15毫米以内的精细磨削。步骤(5)铣制凹槽，将所述主臂横梁固定于铣床，用铣床在所述主臂横梁的上梁面和下梁面上对中心固定螺孔周缘进行加工，具体为在中心固定螺孔左右两侧分别铣制凹 槽，并在两个凹槽之间留下一道由中心固定螺孔分隔成两截的梁坝。步骤出)固定铣制凹槽，通过夹具夹持所述主臂横梁的上梁面和下梁面从而再次将所述主臂横梁夹固。步骤(7)焊接端面固定板、加固板和内螺纹套筒，将所述端面固定板焊接到两块所述侧面固定板相互对应的端部间，具体为使两块所述侧面固定板相互对应的左端端部间和右端端部间均焊接有一块所述端面固定板，且位于左侧的所述端面固定板与所述主臂横 梁的左端面抵接，位于右侧的所述端面固定板与所述主臂横梁的右端面抵接，两块所述侧面固定板和两块所述端面固定板围拢所述主臂横梁为整体成上下两个背向的无盖箱体状，将所述加固板焊接到两块所述侧面固定板中段相互对应的位置间，具体为使两块所述侧面固定板于所述上梁面上方和下梁面下方相互对应的左段和右段位置间均焊接有一块所述加固板，将所述内螺纹套筒以与所述中心固定螺孔轴向平行的角度焊接到所述侧面固定板的外侧板面上，具体为使所述侧面固定板的左段外侧板面和右段外侧板面上均焊接有一支内螺纹套筒，且位于所述前梁面外侧的所述侧面固定板所焊接的内螺纹套筒与位于所述后梁面外侧的所述侧面固定板所焊接的内螺纹套筒的位置是相互对应的。本制作方法通过对窗ロ的设置，使得焊接过程更加轻松，而且能保证主臂横梁的上、下梁面的平整度，并且通过将端面固定板直接焊接于所述侧面固定板上，而非直接焊接于主臂横梁的端面上，不仅使得焊接更加方便，而且同样不会破坏上、下梁面的平整度。本发明通过在步骤(3)之后对上、下梁面进行精细磨削，使得上下两个梁面的平直度控制在O. I毫米以内、平行度控制在O. 15毫米以内，极大的提高了主臂横梁的上、下梁面的平整度，有效缓解了之前步骤给上下梁面带来的变形影响，从而为步骤(5)中铣制凹槽的程序提供了精密水平度的操作平面，使得凹槽和梁坝位于精准的位置，从而大大提高了产品的合格率，将此步骤设于步骤(3)之后、步骤(5)之前，能极大的提高产品的合格率，现有技术中通常都只是在材料板的准备过程中对其平整度进行整平操作，在后继过程中通常不再进行此类操作，导致成品合格率较低、产品质量较差。本发明同时通过在铣制凹槽的过程中在两个凹槽之间留下一道由中心固定螺孔分隔成两截的梁坝，较先行制作凹槽、再在其间焊接梁坝的方法，不仅加工更加容易、省エ省时，而且成本更低，结构更加稳定、牢固性更强，而且，无任何焊接点，更加有效的保证了测量时的水平精密度，有效降低測量时的误差率。
所述主臂横梁的长为900毫米、高为10毫米、宽为80毫米，所述侧面固定板的长为900毫米、厚为8毫米、宽为40毫米,所述端面固定板的长为96毫米、宽为40毫米、厚为4毫米，所述加固板的长为96毫米、宽为25毫米、厚为4毫米，所述凹槽的槽深为I. 5毫米，所述梁坝的宽度为3毫米，所述内螺纹套筒的内径为12毫米、外径为22毫米、长度为40毫米、内螺纹的螺距为O. 75毫米，所述调节螺栓包括具有外螺纹适配与所述内螺纹套筒螺接的中段螺杆和连接于所述中段螺杆两端的栓杆，所述栓杆包括圆锥以及连接于所述圆锥和中段螺杆间的圆杆，所述圆锥的直径和圆杆的直径相同，所述中段螺杆的直径大于所述圆杆的直径，连接于所述中段螺杆一端的所述栓杆上固接有调节手轮，所述调节螺栓的总长为168毫米，所述圆锥的下直径为I毫米、上直径为10毫米、长为9毫米的，所述圆杆的直径为10晕米、长为46晕米，所述中段螺杆的外径为12晕米、长为60晕米、螺距为O. 75晕米，所述调节手轮的外径为30毫米、内径为10毫米、厚度为6毫米、距离所在侧端部29毫米，所述内螺纹套筒焊接于所述侧面固定板的位置距离所述中心固定螺孔中心的距离为227. 8毫米。当采用上述參数时，制成的产品精密度更高，使用中受风カ等外部环境的影响更 小，而且，牢固性更强。经多次实验验证，其较采用其他參数制成的产品的精密度能提高5%至20%，并且广泛适用于现有主流尺寸的观测墩，架设于观测墩后，稳固性更强。步骤⑵中在所述侧面固定板上开出窗ロ为姆隔60晕米开一个长60晕米、宽16毫米的窗ロ，具体为每块所述侧面固定板上开有7个窗ロ，所述主臂横梁的材质为高強度的汽车弹簧钢，还包括步骤(8)和步骤(9)所述步骤(8)为对主臂横梁进行烤漆或喷漆，所述步骤(9)为在所述主臂横梁上标绘标尺刻度，更便于手持仪器进行測量，设计非常人性化。本发明结构简单，其应用于强制对中观测墩19上进行高度测量时，便于测得二等水准精度以上的高精度高程数据。具体应用中，将观测墩强制对中杆顶部螺栓垂直置入主臂横梁的中心固定螺孔内，使主臂横梁的下梁面担架在观测墩強制对中杆的肩部平面上，主臂横梁的外段此时即会延伸至观测墩边缘外的地面可以垂直測量到的位置上，由于强制对中杆肩部平面即为观测墩顶部架设仪器的相位中心的高度平面，而主臂横梁的下梁面与強制对中杆肩部平面可以视为处于同一平面上，故此，測量出主臂横梁伸出观测墩边缘外的下梁面至观测墩地面水准标志间的高程即是完成了将观测墩地面水准标志的高程測量传递到观测墩強制对中杆肩部平面所在的高度上去的工作，也即为测得了观测墩强制对中杆肩部平面也就是观测墩顶部架设仪器的相位中心的高度平面的高程，在对伸出到观测墩边缘外的下梁面至观测墩地面水准标志间的高度进行垂直测量时，可以使用钢尺，在需要二等水准精度以上的高精度高程数据的测量作业中，也可以使用精度较高的手持式激光测距仪或其他測量工具。在本发明中，通过将主臂横梁设置为长方体，并且通过将中心固定螺孔设置为透穿所述上梁面和下梁面的结构，使本发明能够支持下梁面和上梁面进行位置翻转的双面应用，操作更灵活，使用更简単。同时，在架设于观测墩强制对中杆上的过程中，观测墩强制对中杆顶部螺栓可以由下梁面置入并穿出上梁面，此时可以在穿出上梁面的观测墩强制对中杆顶部螺栓上螺接螺帽6进行紧固。在本发明中，侧面固定板的作用主要是保护主臂横梁在使用过程中不会因前、后侧面遭受碰撞等原因而轻易发生变形，影响上、下梁面的平整度。在本发明中，用于架设本发明的强制对中观测墩由观测墩墩体及其顶部的观测墩强制对中杆构成，观测墩強制对中杆是ー个预制构件，通常是在观测墩制作安装的过程中用水泥镶嵌上的，很难保证该预制构件的肩部平面即观测墩强制对中杆肩部平面的严格水平，架设本发明时，观测墩强制对中杆肩部平面往往会侧面顶起直接担架于其上的本发明的下梁面，致使测量时会产生误差，故此，通过对凹槽、梁坝、内螺纹套筒和调节螺栓的设置，在实际应用中，以观测墩强制对中杆做为一端支撑固定点，用两个调节螺栓做为另外两个支撑点支撑在观测墩墩体的上墩面上，在钳エ水平仪的控制下旋拧调节螺栓进而控制梁坝在观测墩强制对中杆肩部平面上进行翘起和下压，从而实现对主臂横梁水平程度的微调，这样既保证了本发明下梁面相应的强度，又能使梁坝与强制对中杆贴合，減少一定的误差。在本发明中，加固板可以在主臂横梁左段、右段或左右两段的上方、下方或上下方同时设置，其起到的作用是强化紧固两块侧面固定板进而防止主臂横梁因受到外力导致上、下梁面变形，同时，加固板还可以当做提拿本发明的握持把手，设计巧妙，非常实用。 在本发明中，端面固定板的作用是在左、右两个方向上对主臂横梁起到紧固和防护的作用，防止其因左、右两端遭受碰撞等原因而轻易发生变形，影响上、下梁面的平整度。在本发明中，两块端面固定板和两块侧面固定板围拢主臂横梁使本发明整体成上下两个背向的无盖箱体状，便于在主臂横梁上放置钳エ水平仪等物品，避免仪器从高空坠落发生危险，提升应用安全性。在本发明中，在将两块侧面固定板往主臂横梁上焊接时，为了減少主臂横梁变形，不在主臂横梁的上下进行焊接，而是在侧面固定板上开设窗ロ，从前后露出主臂横梁，然后在前后梁面上进行焊接，减少焊接高温对于主臂横梁上下梁面的变形影响，同时也能减轻侧面固定板和本发明整体的重量。在本发明中，中段螺杆设置于调节螺栓的中段，方便本发明在翻转使用的情况下对栓杆进行旋拧，同时，两端圆锥设置的作用在于使调节螺栓支抵于观测墩墩体的支抵面较小，从而使人们在旋拧调节螺栓时本发明的晃动不致显著，便于主臂横梁水平程度调整工作的快速和准确。在本发明中，调节手轮的设置可以极大方便人们对调节螺栓进行旋拧。利用本发明产品进行高度測量，操作容易，方法简单、且测得数据高度精准，具有极高的应用价值，具体如下一，整平时选用高精度的钳エ水平仪作为整平工具，并在钳エ工作台上进行校正，其横向整平误差为30"(每格0.145mm/m)，纵向即主轴方向的整平误差为4.1"(每格0.02mm/m)，相比一般测量仪器使用30"管水准气泡可以得到更高的整平精度。ニ,选用较高精度的手持激光测距仪(Leica Disto_D5,10米内误差小于Imm)。三，測量方法，第一、首先使用垂球确定地面的水准标志相对于中心位置的方向(在观测墩上做上标记)以及水准标志在主臂横梁的垂直投影位置(记录纸上填写)；第ニ、调节两个调节螺栓(与中心位置的強制对中杆共同形成三个支点)使主臂横梁即量测平面达到水平，強制对中杆肩部就与进行量测的主臂横梁的下梁面在同一高度上；第三、在下面的水准标志上使用手持激光测距仪，进行垂直量测，得到的距离值就是所要的結果。
四，重复量测，第一、为了减少主臂横梁变形对于结果的影响，也为了提高量测精度，将本发明产品翻身，主臂横梁两个面颠倒再量测一次，两次各量取4个距离值，取全部8个观测值的平均数作为量测的结果，该正反面量测方法就好像仪器观测的盘左盘右方法一样，可以最大限度減少本发明产品变形对于量测结果的影响。第二、从更进一步地提高量测精度考虑，对于同一个水准标志可以考虑使用本发明产品的另一端颠倒两个面再次量测各取4个距离值，取四个面的总平均值作为最后的量测结果，将更加准确可靠。经过实践，一个观测墩四个水准标志每个点正反面量测两次，每次测量四个值，正反两个面的8个观测数作为ー组观测值，四个水准标志总费时约25分钟，而且，该方法是直 接得到量测结果，比对及平均值也是一目了然，没有类似三角高程的很多数据限差检校以及后续的计算。五，成果使用，制作和应用本发明产品的目的是获取观测墩顶部的水准高程，所以要将本发明产品量测的结果依照观测值单位权中误差归化并纳入水准网络进行整体平差。我们将顶部位置作为水准网结点对待，观测墩四个水准标志作为两条水准线路经过的来和去的水准点，两条水准线路交汇到顶部位置成为水准网的结点，顶点与水准标志点高差纳入水准网整体平差。六，误差分析，根据一二等精密水准測量规范，二等水准检测测段高差限差±6# = 1.9mm (K为以公里计测段长，当测段小于O. I千米时，按照O. I计算)。通过对本发明产品的结构和量测方法的分析，我们认为对于量测结果的影响因素有第一、手持激光测距仪测距精度σ d，此为主要的误差源，使用高精度测距仪可以显著提高测量精度，本文中σ d = Imm ;第二、量测平面平直误差造成的影响σ s，本文中σ s = O. Imm ;
第三、量测平面上下两个面平行误差造成的影响σ p，本文中σρ = 0. 15mm ；第四、量测平面纵向置平误差O1，此项误差依据钳エ水平仪纵向水准气泡偏移值计算，选用的钳エ水平仪纵向每格偏差值^ = O. 02mm/m,设整平操作偏移格数为Ii1=4、水准标志到观测墩中心投影的水平距离(I1 = 420mm,则倾斜值σ i = Ii1 · !T1 · (I1 =4X0. 02 + 1000X420 = O. 03mm ；第五、量测平面横向置平误差σν，此项误差依据钳エ水平仪横向水准气泡偏移值计算，选用的钳エ水平仪横向每格偏差值rv = O. 145mm/m，设整平操作偏移格数为nv =3、照准点偏离纵向轴线距离dv = 25mm，则倾斜值σ v = nv *rv *dv = 3X0. 145 + 1000X25=0. Ollmm ；第六、量测光线在量测平面投影的纵向位移造成的误差σρ1，设垂直距离为h =3800mm,纵向偏移为Cl1 = 25mm，则倾斜值びが=φι2 + d丨2 -h = 0.08mm ·第七、量测光线在量测平面投影的横向位移造成的误差σρν，设垂直距离为h =3800mm，横向偏移为 dv = 25mm，则倾斜值σρν =^fh2 +dv2 -h = OMmm.综上所述，上述误差之间的相关性很弱，在忽略关联性影响的情况下，总误差公式为
σ = VLcr2 = ^Jad +as +σρ +σ, +σν +σρΙ +<ypv = 1.0229mm
ο此误差与二等水准要求的I. 9mm相比是可以接受的。七，实际检验(对比量测试验)，由于实际观测墩比较高，使用电子水准仪不能够ー站直接观测到，为了获取真实数据进行精度检验，我们设立了能够进行一等水准ー站观测的包括顶部预制构件以及底部水准标志在内的实验观测墩，进行了 8组工具量测(每组正反面各4个量测数据共计8个量测数据)及2站一等水准观测对比測量实验，以下是观测数值比较列表
工具量测与一等水准观测的对比测量实验结果列表 (单位毫米)一等水准观测高差数据I=I站I243.8 I2站I243.42 ]平均值I243-6I工具量测高差数据(共8组，以一等水准观测平均值为误差检查标准)—观测值「1243.2「1244.3 11243.6[1244.1「1243.8「1243.9] 1243.8 1243.9T吴 M ^OAl 0.69 -0.01 0.49 —~019 0.29 ~(Χ 9 0.29工具量测结果总平均值1243.83 较差0.215 单位权(组观测)中误差0j_75从上表可以看出，无论是观测结果(观测值总平均数)误差，还是分组单位权中误差，都是很小的。ノV，应用本发明产品能够产生很大的经济效益，具有很强的应用价值，首先，直接经济效益方面，本发明产品制作费用材料约60元，调节螺栓及内螺纹套筒制作约200元，切割、铣槽、开ロ、焊接约240元，磨床磨削约200元，总计约700元。另外，配套的钳エ水平仪约200元，手持激光测距仪约3000元。按照前文所述，使用本工具耗费的人工时大约0.5X2 = I (人工吋)，我们按照二等水准的要求使用I"级全站型经纬仪进行三角高程測量至少需要观测6个测回，加上I个小时计算，四个水准标志大约用时2X3+1 = 7(人エ时)，按照一台I "级全站型经纬仪I个人工时大约200元计算，大约相差1400-200 =1200元。AHCORS的參考站大约70个站，其直接增益效益是1200X70 = 8. 4万元。本エ具现正在国家测绘局系统进行推广，我们以全国2000个參考站计算，则直接增益效益就是1200X2000 = 240万元，其他梁、架、墩、塔的直接增益效益更大。其次，在间接经济效益方面，从二等水准的利用价值角度，仅从省级卫星定位服务系统建设和利用的角度考虑，只有建立高等级的高程数据，才能够实现省级卫星定位服务系统诸如“建立永久性连续运行的动态參考框架”、“高铁等大型高精度重要设施施工放样”、“国家地壳形变监測”、“地震监測”、“地面沉降监測”、“水利、交通等部门大坝、桥梁、重要建筑物的变形监測”等等工作，价值巨大。例如“地面沉降监測”，如果没有二等精度的水准測量数据，是不能够进行地面沉降分析的，按照测量收费标准，以AHC0RS70个參考站2000公里计，其产生的经济价值将达到1365. 6X2000 = 273. 12万元，而成本，仅是现成数据的利用，也就是计算机数据计算的费用，不会超过10万元。上述省级卫星定位服务系统众多应用毋庸赘述，其他众多类型梁、架、墩、塔的高等级高程数据的使用价值更加不可估量。综上所述，应用本发明产品进行量测，直观、科学，易于接受；使用正反面量测并取平均值，可以有效地进行量测检核，更主要的是它可以有效地消除工具变形带来的误差；主臂横梁使用厚达10毫米的弹簧钢制作，保证了工具在后续使用中的稳定、抗变形；使用侧面固定板和端面固定板及加固板可以有效地保护主臂横梁，抗摔、碰，減少变形，是本发明产品能够得到很好使用的保障；调节螺栓的设计尺寸方便了正反面量测，其头部设计成面积适中的尖的平台，在保证一定強度的前提下，方便工具整平工作的快速、准确；使用高精度的手持激光测距仪和钳エ水平仪是保证量测精度不可或缺的必要前提；经过多次实验性比对量测研究，本发明产品的量测精度达到很高水平，完全符合二等水准的要求。
总之，本发明产品结构原理及方法功能可靠性好，制作简单，使用方便、快捷，量测精度高。但以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非用以局限本发明的专利范围，故凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均同理包含在本发明的范围内。
权利要求
1.一种强制对中观测墩用高度测量延伸臂装置，其特征在于，包括主臂横梁，所述主臂横梁为具有上梁面、下梁面、前梁面、后梁面以及左端面和右端面的长方体，所述下梁面上设有用以供观测墩强制对中杆顶部螺栓垂直置入后担架所述下梁面于观测墩强制对中杆肩部平面上的中心固定螺孔，所述中心固定螺孔透穿所述上梁面和下梁面。
2.如权利要求I所述的强制对中观测墩用高度测量延伸臂装置，其特征在于，所述前梁面和后梁面均固接有侧面固定板，所述左端面和右端面上均抵接有端面固定板，所述侧面固定板的长度等于所述主臂横梁的长度，所述侧面固定板的宽度大于所述主臂横梁的高度，所述端面固定板的长度大于所述主臂横梁的宽度，所述端面固定板的宽度等于所述侧面固定板的宽度，所述端面固定板的一宽度边固接位于所述前梁面外侧的所述侧面固定板的端部位置上，所述端面固定板的另一宽度边固接位于所述后梁面外侧的所述侧面固定板的端部位置上，两块所述侧面固定板和两块所述端面固定板围拢所述主臂横梁为整体成上下两个背向的无盖箱体状，两块所述侧面固定板于所述上梁面上方或下梁面下方相互对应的位置间固接有加固板，所述下梁面和上梁面均于所述中心固定螺孔周缘具有内陷的凹腔，所述凹腔内具有用以支抵于观测墩强制对中杆肩部平面的梁坝，所述梁坝将所述凹腔区隔为两个对称的凹槽，所述侧面固定板于左段外侧板面或右段外侧板面上固接有内螺纹套筒，位于所述前梁面外侧的所述侧面固定板所固接的内螺纹套筒与位于所述后梁面外侧的所述侧面固定板所固接的内螺纹套筒的位置相互对应，且所述内螺纹套筒与所述中心固定螺孔轴向平行，所述内螺纹套筒内螺接有用以以观测墩强制对中杆为主支点配合调控所述主臂横梁水平程度的调节螺栓。
3.如权利要求2所述的强制对中观测墩用高度测量延伸臂装置，其特征在于，所述调节螺栓包括具有外螺纹适配与所述内螺纹套筒螺接的中段螺杆和连接于所述中段螺杆两端的栓杆，所述栓杆包括圆锥以及连接于所述圆锥和中段螺杆间的圆杆，所述圆锥的直径和圆杆的直径相同，所述中段螺杆的直径大于所述圆杆的直径，连接于所述中段螺杆一端的所述栓杆上固接有调节手轮。
4.如权利要求2或3所述的强制对中观测墩用高度测量延伸臂装置，其特征在于，所述主臂横梁、侧面固定板、端面固定板、加固板、梁坝、内螺纹套筒和调节螺栓均为金属材质，所述侧面固定板上开有窗口，所述固接均为焊接。
5.一种强制对中观测墩用高度测量延伸臂装置的制作方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤(I)制作和整平主臂横梁，具体为提供一根具有上梁面、下梁面、前梁面、后梁面以及左端面和右端面的长方体作为主臂横梁，并在所述主臂横梁上加工出一个透穿所述上梁面和下梁面中心的用以供观测墩强制对中杆顶部螺栓垂直置入后担架所述长方体于观测墩强制对中杆肩部平面上的中心固定螺孔，再利用钳工水平仪对所述主臂横梁的上梁面和下梁面进行精细整平。
步骤(2)提供并加工框架板材，具体为提供与所述主臂横梁等长、且宽度大于所述主臂横梁高度的侧面固定板两块，并在所述侧面固定板上开出窗口，提供与所述侧面固定板等宽、且长度为所述主臂横梁的宽度与两块所述侧面固定板的厚度之和的端面固定板两块，提供与所述端面固定板等厚且等长的加固板四条，提供内螺纹套筒四支并提供与所述内螺纹套筒适配螺接的调节螺栓两支。步骤(3)焊接侧面固定板，通过夹具夹持所述主臂横梁的上梁面和下梁面从而将所述主臂横梁夹固，然后用电焊工具通过所述窗口将一块所述侧面固定板焊接在所述主臂横梁的前梁面上，将另一块所述侧面固定板焊接在所述主臂横梁的后梁面上，焊接后，所述主臂横梁和两块所述侧面固定板整体的纵截面概略呈“H”型。
步骤(4) 二次整平主臂横梁，将主臂横梁从夹具中释放取下，利用钳工水平仪对所述主臂横梁的上梁面和下梁面再次进行精细整平，然后用磨床对主臂横梁的上梁面和下梁面进行平直度控制在O. I毫米以内、平行度控制在O. 15毫米以内的精细磨削。
步骤(5)铣制凹槽，将所述主臂横梁固定于铣床，用铣床在所述主臂横梁的上梁面和下梁面上对中心固定螺孔周缘进行加工，具体为在中心固定螺孔左右两侧分别铣制凹槽，并在两个凹槽之间留下一道由中心固定螺孔分隔成两截的梁坝。
步骤￠)固定铣制凹槽，通过夹具夹持所述主臂横梁的上梁面和下梁面从而再次将所述主臂横梁夹固。
步骤(7)焊接端面固定板、加固板和内螺纹套筒，将所述端面固定板焊接到两块所述侧面固定板相互对应的端部间，具体为使两块所述侧面固定板相互对应的左端端部间和右端端部间均焊接有一块所述端面固定板，且位于左侧的所述端面固定板与所述主臂横梁的左端面抵接，位于右侧的所述端面固定板与所述主臂横梁的右端面抵接，两块所述侧面固定板和两块所述端面固定板围拢所述主臂横梁为整体成上下两个背向的无盖箱体状，将所述加固板焊接到两块所述侧面固定板中段相互对应的位置间，具体为使两块所述侧面固定板于所述上梁面上方和下梁面下方相互对应的左段和右段位置间均焊接有一块所述加固板，将所述内螺纹套筒以与所述中心固定螺孔轴向平行的角度焊接到所述侧面固定板的外侧板面上，具体为使所述侧面固定板的左段外侧板面和右段外侧板面上均焊接有一支内螺纹套筒，且位于所述前梁面外侧的所述侧面固定板所焊接的内螺纹套筒与位于所述后梁面外侧的所述侧面固定板所焊接的内螺纹套筒的位置是相互对应的。
6.如权利要求5强制对中观测墩用高度测量延伸臂装置的制作方法，其特征在于，所述主臂横梁的长为900毫米、高为10毫米、宽为80毫米，所述侧面固定板的长为900毫米、厚为8毫米、宽为40毫米,所述端面固定板的长为96毫米、宽为40毫米、厚为4毫米,所述加固板的长为96毫米、宽为25毫米、厚为4毫米,所述凹槽的槽深为I. 5毫米,所述梁坝的宽度为3毫米，所述内螺纹套筒的内径为12毫米、外径为22毫米、长度为40毫米、内螺纹的螺距为O. 75毫米，所述调节螺栓包括具有外螺纹适配与所述内螺纹套筒螺接的中段螺杆和连接于所述中段螺杆两端的栓杆，所述栓杆包括圆锥以及连接于所述圆锥和中段螺杆间的圆杆，所述圆锥的直径和圆杆的直径相同，所述中段螺杆的直径大于所述圆杆的直径，连接于所述中段螺杆一端的所述栓杆上固接有调节手轮，所述调节螺栓的总长为168毫米，所述圆锥的下直径为I毫米、上直径为10毫米、长为9毫米的，所述圆杆的直径为10毫米、长为46毫米，所述中段螺杆的外径为12毫米、长为60毫米、螺距为O. 75毫米，所述调节手轮的外径为30毫米、内径为10毫米、厚度为6毫米、距离所在侧端部29毫米，所述内螺纹套筒焊接于所述侧面固定板的位置距离所述中心固定螺孔中心的距离为227. 8毫米。
7.如权利要求6强制对中观测墩用高度测量延伸臂装置的制作方法，其特征在于，步骤(2)中在所述侧面固定板上开出窗口为每隔60毫米开一个长60毫米、宽16毫米的孔，具体为每块所述侧面固定板上开有7个孔。
8.如权利要求5或7至所述的强制对中观测墩用高度测量延伸臂装置的制作方法，其特征在于，所述主臂横梁的材质为高强度的汽车弹簧钢。
9.如权利要求8所述的强制对中观测墩用高度测量延伸臂装置的制作方法，其特征在于，还包括步骤(8)和步骤(9)所述步骤(8)为对主臂横梁进行烤漆或喷漆，所述步骤(9)为在所述主臂横梁上标绘标尺刻度。
全文摘要
本发明公开了一种强制对中观测墩用高度测量延伸臂装置，包括主臂横梁，所述主臂横梁为具有上梁面、下梁面、前梁面、后梁面以及左端面和右端面的长方体，所述下梁面上设有用以供观测墩强制对中杆顶部螺栓垂直置入后担架所述下梁面于观测墩强制对中杆肩部平面上的中心固定螺孔，所述中心固定螺孔透穿所述上梁面和下梁面。一种强制对中观测墩用高度测量延伸臂装置的制作方法，包括如下步骤制作和整平主臂横梁，提供并加工框架板材，焊接侧面固定板，二次整平主臂横梁，铣制凹槽，固定铣制凹槽，焊接端面固定板、加固板和内螺纹套筒。本发明结构简单，其应用于强制对中观测墩上进行高度测量时，便于测得二等水准精度以上的高精度高程数据。
文档编号G01C5/00GK102829756SQ20111015725
公开日2012年12月19日 申请日期2011年6月13日 优先权日2011年6月13日
发明者段宗来, 余建平, 张耀波, 张迁, 杨有长, 姚明 申请人:安徽省基础测绘信息中心