专利名称：强制对中观测墩用高度测量延伸臂装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种强制对中观测墩用高度测量延伸臂装置。
背景技术：
在工程测量中，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，观测墩强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，从而就观测墩强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，使用水准测量不能直接测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测量到，故此对于一些大型或重要设施，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测量方法更加准确的二等水准精度以上的高程数据。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单，方便测量高精度高程数据的强制对中观测墩用高度测量延伸臂装置。为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案来实现的一种强制对中观测墩用高度测量延伸臂装置，其中，包括主臂横梁，所述主臂横梁具有水平的下梁面，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。作为优选，所述主臂横梁为具有所述下梁面并且还具有上梁面、前梁面、后梁面以及左端面和右端面的长方体，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。作为优选，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，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。作为优选，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。作为优选，所述主臂横梁、侧面固定板、梁坝、内螺纹套筒、调节螺栓、加固板和端面固定板均为金属材质，所述固接均为焊接，所述侧面固定板上开有窗口。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。作为优选，连接于所述中段螺杆一端的所述栓杆上焊接有调节手轮。由上述技术方案可知，本实用新型的有益效果是相比现有技术，本实用新型结构简单，通过对具有水平下梁面的主臂横梁的设置并通过在下梁面上设置中心固定螺孔，使其在工程测量中应用于强制对中观测墩上进行高度测量时，非常便于准确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强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测量到的位置上，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强制对中杆肩部平面可以视为处于同一平面上，故此，测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测量工具。
图1为本实用新型的结构示意图。图2为用于架设本实用新型的强制对中观测墩的结构示意图。图3为本实用新型架设于强制对中观测墩上的使用状态示意图。图4为本实用新型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。
具体实施方式
为了使本领域技术人员能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图。请参阅图1至图4所示，本实用新型提供了一种强制对中观测墩用高度测量延伸臂装置，其中，包括主臂横梁1，所述主臂横梁具有水平的下梁面，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。通过对具有水平下梁面的主臂横梁的设置并通过在下梁面上设置中心固定螺孔，使其在工程测量中应用于强制对中观测墩19上进行高度测量时，非常便于准确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强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测量到的位置上，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强制对中杆肩部平面可以视为处于同一平面上，故此，测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测量工具。在本实用新型中，所述主臂横梁为具有所述下梁面并且还具有上梁面、前梁面、后梁面以及左端面和右端面的长方体，所述中心固定螺孔透穿所述上梁面和下梁面。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，使本实用新型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，使用更简单。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。在本实用新型中，所述前梁面和后梁面均固接有侧面固定板7。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。在本实用新型中，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。用于架设本实用新型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，观测墩强制对中杆是一个预制构件，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，架设本实用新型时，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实用新型的下梁面，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，在钳工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，这样既保证了本实用新型下梁面相应的强度，又能使梁坝与强制对中杆贴合，大大减少误差的产生。在本实用新型中，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。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实用新型的握持把手，设计巧妙，非常实用。在本实用新型中，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。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。此外，本实用新型架设于观测墩强制对中杆上后，在正式开始进行高度测量前，需要将钳工水平仪放置于主臂横梁上对主臂横梁进行水平度校准，以确保测量数据的高度精准，两块端面固定板和两块侧面固定板围拢主臂横梁使本实用新型整体成上下两个背向的无盖箱体状的结构设置，使其便于在主臂横梁上放置钳工水平仪等物品，避免仪器从高空坠落发生危险，提升应用安全性。在本实用新型中，所述主臂横梁、侧面固定板、梁坝、内螺纹套筒、调节螺栓、加固板和端面固定板均为金属材质，所述固接均为焊接，所述侧面固定板上开有窗口 14。在将两块侧面固定板往主臂横梁上焊接时，为了减少主臂横梁变形，不在主臂横梁的上下进行焊接，而是在侧面固定板上开窗口，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实用新型整体的重量。在本实用新型中，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。中段螺杆设置于调节螺栓的中段，方便本实用新型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实用新型的晃动不致显著，便于主臂横梁水平程度调整工作的快速和准确。在本实用新型中，连接于所述中段螺杆一端的所述栓杆上焊接有调节手轮18。调节手轮的设置可以极大方便人们对调节螺栓进行旋拧。利用本实用新型产品进行高度测量，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工水平仪作为整平工具，并在钳工工作台上进行校正， 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。二，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，测量方法，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)；第二、调节两个调节螺栓(与中心位置的强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，强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结果。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，将本实用新型产品翻身，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，可以最大限度减少本实用新型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实用新型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，将更加准确可罪。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个观测数作为一组观测值，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，制作和应用本实用新型产品的目的是获取观测墩顶部的水准高程， 所以要将本实用新型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测量规范，二等水准检测测段高差限差 ±641 = \.9mm (K为以公里计测段长，当测段小于0. 1千米时，按照0. 1计算)。通过对本实用新型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ο 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 = 0. Imm ；第三、量测平面上下两个面平行误差造成的影响σ ρ，本文中σ ρ = 0. 15mm ；第四、量测平面纵向置平误差Q1，此项误差依据钳工水平仪纵向水准气泡偏移值计算，选用的钳工水平仪纵向每格偏差值A = 0. 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Cl1 = 420mm,则倾斜值σ i =巧·巧· (I1 = 4X0. 02 + 1000X420 = 0. 03mm ；第五、量测平面横向置平误差ο v，此项误差依据钳工水平仪横向水准气泡偏移值计算，选用的钳工水平仪横向每格偏差值rv = 0. 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 = 3 X 0. 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pt = ^h2 +d,2 一 h: OMmm .[0045]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:
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，所述主臂横梁具有水平的下梁面，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。
2.如权利要求1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，所述主臂横梁为具有所述下梁面并且还具有上梁面、前梁面、后梁面以及左端面和右端面的长方体，所述中心固定螺孔透穿所述上梁面和下梁面。
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，所述前梁面和后梁面均固接有侧面固定板。
4.如权利要求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调节螺栓。
5.如权利要求4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，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。
6.如权利要求3至5中任一项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。
7.如权利要求6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、梁坝、内螺纹套筒、调节螺栓、加固板和端面固定板均为金属材质，所述固接均为焊接，所述侧面固定板上开有窗口。
8.如权利要求7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。
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，其特征在于，连接于所述中段螺杆一端的所述栓杆上焊接有调节手轮。
专利摘要本实用新型公开了一种强制对中观测墩用高度测量延伸臂装置，其中，包括主臂横梁，所述主臂横梁具有水平的下梁面，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。本实用新型结构简单，通过对具有水平下梁面的主臂横梁的设置并通过在下梁面上设置中心固定螺孔，使其在工程测量中应用于强制对中观测墩上进行高度测量时，非常便于准确测得二等水准精度以上的高精度高程数据。
文档编号G01C5/00GK202109903SQ201120196989
公开日2012年1月11日 申请日期2011年6月13日 优先权日2011年6月13日
发明者余建平, 姚明, 张耀波, 张迁, 杨有长, 段宗来 申请人:安徽省基础测绘信息中心