本发明属于工程测量技术领域，尤其是一种液面感应自动调平测量仪支架及其使用方法。
背景技术：
工程测量应用于整个施工过程，目前在工程测量中水准仪、经纬仪、全站仪等是最常使用的测量仪器。这些测量仪器在使用前，通常需要先安装在三角支架上，然后分别对三个支撑杆进行伸缩调节，以此使仪器托盘粗略的调至水平，再反复调试测量仪底座下的三个基座脚螺旋，从而使测量仪达到精确的水平调节。传统的这种人工调平方法过程比较繁琐，需要消耗观测人员过多的操作时间和精力。
为提高测量仪器在安装中调平的效率，目前，申请号为201420489510.5的专利对其进行了相应改进，它公开了一种自动调节水平的经纬仪支架，采用水平传感器感应三角支架的水平度，以水平传感器的信号控制继电器和伺服电机来调节三角支架的三个支撑杆的高度，从而自动调节三角支架的水平度。其不足之处：一是虽然采用电机调节三个支撑杆的高度来自动调节水平度，但三角支架的整体高度并不能满足一定竖向范围内的任意位置伸缩，给测量人员观测时带来不便；二是其水平传感器控制装置固定在三个支撑杆的内侧，使整个支架不能像传统三角支架一样自由合拢，对观测处地面平整度要求较高且不便于工程测量时携带；三是该专利的三个支撑杆在倾斜方向通过电机自由伸缩时，不但使整个支座产生竖直方向的位移，同时也产生相应的水平位移，在实际水平调节时很难满足支座的整体稳定性。申请号为cn201010169552.7的专利，公开了一种自动调平装置及方法，通过实时监测载物平台的水平偏移情况，并根据载物平台的倾斜度，产生相应的驱动控制信号，动态的调整载物平台使其处于水平状态。其不足之处：一是该装置的载物平台，对其上部的载重形式具有一定要求，用于工程测量的测量仪器无法满足；二是四个液压调节泵相当于四个支架，同时支撑一个水平载物平台，为超静定结构，当四个液压调节泵无法同时调节时，会使载物平台面产生变形，无法达到调平载物平台的目的；三是水平检测模块是通过载物平台水平偏移度不同，产生不同电信号来调节的，对检测载物平台水平偏移度、精度要求相当高，多次重复使用后，会对装置的水平调整精度产生不良影响。
技术实现要素：
为解决现有技术存在上述缺陷，本发明提供一种液面感应自动调平测量仪支架及其使用方法，在其使用前不需要分别对三个支撑杆进行伸缩调节，仅通过按动一个按钮就能简单实现三个支撑杆同时调至到操作高度，使上仪器托盘保持粗略水平状态，而且上仪器托盘上的液面感应装置可以自动感应调平上仪器托盘，从而达到快速自动精准调平测量仪器的目的；同时通过密封u型感应管两个不同液面高度，当液面存在高度差时，就会产生电信号，而且对液面高度差的具体值没有要求，因此多次重复使用后，不会对装置的水平调整精度产生不良影响；该设备操作过程简便，节约操作人员的时间和精力，缩短工期，制造简单、节约成本。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种液面感应自动调平测量仪支架，它包括上仪器托盘、下仪器托盘、上支撑杆和下支撑杆，上仪器托盘和下仪器托盘连接，下仪器托盘与上支撑杆上部连接，上支撑杆下部与下支撑杆连接，上支撑杆和下支撑杆共同为整个支架提供支撑力，上仪器托盘的两个侧面分别固定有液面感应装置，用于将液面平衡浮力转换为电信号；
上仪器托盘的第三个侧面固定有电源控制器，用于为动力装置提供电源；
下仪器托盘的侧面固定有动力装置，用于为整个支架提供动力；
下仪器托盘包括下三角托盘，下三角托盘内部设置有按钮弹射器；
按钮弹射器包括弹簧、按钮和钢丝线，弹簧与按钮连接，为装置提供弹力，按钮里端连接三根钢丝线一端，当按动按钮弹射器时，会连动三根钢丝线，达到三根钢丝线同时向内部收缩的目的，另一端连接上支撑杆的弹射三角器上端，弹射三角器与上支撑杆的弹射按钮协同作业，可以实现当按进按钮弹射器的按钮时，钢丝线开始出现紧缩状态，带动弹射三角器向上移动，使弹射三角器脱离下端的两个弹射按钮，两个弹射按钮在弹簧作用力下开始弹入内部，当松开按钮弹射器的按钮时，作用步骤相反，最终实现两个弹射按钮在弹簧作用力下弹出两侧面。
上支撑杆的弹射按钮与下支撑杆的预留孔匹配使用。
进一步地，液面感应装置包括密封u型感应管、位移传递杆和交替电路板；
密封u型感应管内预留一半液体，用于感应水平面；
密封u型感应管两端液体表面设置有浮标，浮标跟随各自所在液面上下自由浮动；
浮标上部固定有位移传递杆，位移传递杆之间通过电线连接；
密封u型感应管正上方设置有交替电路板，两个交替电路板呈左右竖向分布，每个交替电路板分上下两个电路接触板，左交替电路板上、下端的电路接触板分别与右交替电路板下、上端的电路接触板组成两个闭合电路回路，且两个闭合电路回路分别控制电机互为相反方向旋转，且四个电路接触板的电阻大小与电路接触板的长短成正比。
进一步地，弹簧通过固定底板固定，固定底板设置在下三角托盘中部位置；
按钮两侧分布有竖向定位销，用于定位按钮活动方向；
按钮呈小圆柱体形状，一端与弹簧末端连接，另一端凸出下三角托盘侧面，方便按动按钮弹射器；
弹射按钮呈圆柱体状，外侧端部呈半圆球状，内侧端部呈斜切椭圆状，在内侧端部附近上下对称分布有两个凸出件，凸出件通过弹簧连接定位固定片，四个定位固定片共同起到定位和弹射支点的作用，最终可以实现两个弹射按钮可以顺着两个按钮孔自由弹进弹出；
弹射三角器的下端呈倒三角体状，上端为t形定位构件，在倒三角体状上端通过两弹簧连接定位固定片，两定位固定片同时起到定位t形定位构件的作用，最终可以实现弹射三角器可以顺着两定位固定片自由弹上弹下。
进一步地，液面感应装置固定在上三角托盘的两个侧面中部位置；
密封u型感应管为中空u型管，其两端由圆盘封口；
圆盘中部开设有预留孔，且预留孔通过弹性橡胶膜密封；
位移传递杆的外部包裹橡胶套，内部为细钢导电杆，具有较强刚度，满足在浮力作用下，其上下移动时不会弯曲变形；
位移传递杆一端为t型接头，另一端穿过u型感应管的端部圆盘预留孔处的橡胶膜，固定在浮标上部；
电线为可自由弯曲的普通细橡胶电线；
电线从左边的位移传递杆的内部细钢导电杆下端穿过密封u型感应管，与右边的移位传递杆的内部细钢导电杆连接，同时满足防水要求；
密封u型感应管和交替电路板固定在定位护壳盒内，定位护壳盒主要用于固定密封u型感应管和电路板的位置，并对其外观起到保护的作用，防止外力对液面感应装置内部构件的破坏。
进一步地，上仪器托盘包括上三角托盘和脚螺旋，上三角托盘的三个角的下侧分布有脚螺旋；
脚螺旋为上下端带螺纹的圆柱，中部固定有圆形齿轮盘；
脚螺旋通过其上端螺纹与上三角托盘连接，中部的圆形齿轮盘用于机械调整上三角托盘的三个角端高度；
上三角托盘呈三角形状，且三个角为弧形护角；
上三角托盘中心部位开设有第一预留圆孔；
下仪器托盘三个侧面的中下部位置分布有销钉连接凹槽；
销钉连接凹槽呈矩形凹槽状，其中间预设有销钉；
下三角托盘与上三角托盘的形状相同；
下三角托盘的三个弧形护角端分布有大小相等的圆形螺纹凹槽，三个圆形螺纹凹槽通过脚螺旋下端螺纹与上仪器托盘连接；
下三角托盘中心部位开设有第二预留圆孔。
进一步地，动力装置固定在下三角托盘的侧面；
动力装置包括电机和纵向齿轮圆柱件，电机竖向固定在下三角托盘的侧面，可以将电信号转化为转动动力，每个电机的上部设置有纵向齿轮圆柱件；
纵向齿轮圆柱件周围分布有纵向的条形齿轮，其齿轮与脚螺旋中部的圆形齿轮盘的齿轮啮合。
进一步地，电源控制器与液面感应装置和动力装置连接；
电源控制器包括电池盒、电路板和开关，电路板一次控制一个液面感应装置启动。
进一步地，上支撑杆与下仪器托盘的销钉连接凹槽连接；
上支撑杆包括上空心支架，上空心支架下部两侧预留按钮孔，用于安装弹射按钮，上空心支架内部设置有弹射三角器；
上空心支架的上端设置有销钉连接凸件，销钉连接凸件内部预设有销钉孔；
销钉连接凸件与下仪器托盘的销钉连接凹槽匹配使用，上空心支架以下仪器托盘的销钉为轴来转动；
销钉连接凸件切面为半圆形状；
上空心支架呈长条矩形状，内部中空。
进一步地，下支撑杆包括下空心支架，下空心支架两侧面等间距对称分布有预留孔，下空心支架的下部固定连接有实心架尖，方便下支撑杆与地面固定接触；
下空心支架呈长条矩形状，内部中空，其上部与上支撑杆下端连接；
实心架尖呈实心倒三角形状，其侧面中部位置水平固定有脚踏板，脚踏板呈半圆状，在使用时方便测量员用脚将实心架尖踩踏固定。
一种液面感应自动调平测量仪支架的使用方法，包括如下步骤：
步骤一，架设测量仪支架：按住按钮弹射器的按钮，将测量仪支架提升至指定高度，下支撑杆在自身重力作用下自动下滑至地面，将其安置在测站上，将测量仪支架的两个支撑杆放置打开，并初略将上仪器托盘调整水平，然后松开按钮，使上支撑杆的弹射按钮弹出与下支撑杆保持锁定状态，用测量仪支架张开支撑，使上仪器托盘大致处于水平；
步骤二，安装测量仪：将测量仪放置在测量仪支架头上，并使测量仪基座中心与测量仪支架中心对齐，旋紧连接螺旋，使测量仪固定在测量仪支架的上仪器托盘上；
步骤三，自动调平测量仪：打开电源控制器的开关，通过电路板控制先让一侧面的电机转动，该侧面的电机通过对应的液面感应装置的液面高度差感应转换的电信号控制，当其液面高度差为零时，该侧面达到水平状态，开始控制另一侧面的电机转动；同理，该侧面的电机通过对应的液面感应装置的液面高度差感应转换的电信号控制，当两侧面同时达到水平时，上仪器托盘最终调至水平面状态，达到自动调平测量仪的目的。
有益效果：
1.通过按动一个按钮就能简单实现三个支撑杆同时调至到操作高度，测量仪支架操作更加方便。
2.通过液面感应装置将水平面感应信号转换为电信号，达到自动调平测量仪的目的，使用方便，无需人工调平。
3.该支架制造简单，成本低廉，可以批量生产，为测量仪实现机械自动调平迈出了重要一步。
附图说明
图1是本发明一实施例的整体示意图；
图2是本发明一实施例的支架上部整体平面图；
图3是本发明一实施例的上仪器托盘平面图；
图4是本发明一实施例的上仪器托盘结构示意图；
图5是本发明一实施例的下仪器托盘平面图；
图6是本发明一实施例的下仪器托盘结构示意图
图7是本发明一实施例的按钮弹射器结构示意图；
图8是本发明一实施例的动力装置结构示意图；
图9是本发明一实施例的液面感应装置结构示意图；
图10是本发明一实施例的电源控制器结构示意图；
图11是本发明一实施例的上支撑杆结构示意图；
图12是本发明一实施例的下支撑杆结构示意图；
图中：1-上仪器托盘，11-上三角托盘，12-第一预留圆孔，13-脚螺旋，2-下仪器托盘，21-下三角托盘，22-第二预留圆孔，23-按钮弹射器，231-固定底板，232-弹簧，233-按钮，234-竖向定位销，235-钢丝线，24-销钉连接凹槽，3-动力装置，31-电机，32-纵向齿轮圆柱件，4-液面感应装置，41-密封u型感应管，42-浮标，43-位移传递杆，44-电线，45-交替电路板，46-定位护壳盒，5-电源控制器，51-电池盒，52-电路板，53-开关，6-上支撑杆，61-上空心支架，62-销钉连接凸件，63-定位固定片，64-弹射按钮，65-弹射三角器，7-下支撑杆，71-下空心支架，72-预留孔，73-实心架尖，74-脚踏板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本实施例一种液面感应自动调平测量仪支架，如图1所示，它包括上仪器托盘1、下仪器托盘2、动力装置3、液面感应装置4、电源控制器5、上支撑杆6和下支撑杆7，上仪器托盘1与下仪器托盘2上下连接，动力装置3固定在下仪器托盘2的侧面，为整个装置提供动力，两个液面感应装置4固定在上仪器托盘1两个侧面，用于将液面平衡浮力转换为电信号，电源控制器5固定在上仪器托盘1的第三个侧面，为动力装置3提供电源，上支撑杆6上部与下仪器托盘2销钉连接，上支撑杆6与下支撑杆7上下连接，上支撑杆6和下支撑杆7共同为整个装置提供支撑力作用。
如图3、4所示，上仪器托盘1由上三角托盘11、第一预留圆孔12和脚螺旋13组成。上三角托盘11呈三角形状，三个角为弧形护角，三个侧面分别为侧面a、侧面b、侧面c，上三角托盘11尺寸大小满足与上部测量仪器配套使用要求。第一预留圆孔12位于上三角托盘11中心部位，其大小满足与上部测量仪器位置配套使用要求。脚螺旋13为上下端带螺纹的圆柱，中部固定有圆形齿轮盘，共三个，分布在上三角托盘11的三个弧形护角的下侧，通过其上端螺纹与上三角托盘11连接，中部的圆形齿轮盘用于机械调整上三角托盘11的三个角端高度。
如图5、6所示，下仪器托盘2由下三角托盘21、第二预留圆孔22、按钮弹射器23与销钉连接凹槽24组成。下三角托盘21与上三角托盘11形状一样，三个侧面分别为侧面a、侧面b、侧面c，在三个弧形护角端分布有大小相等的圆形螺纹凹槽，直径大小满足与脚螺旋13配套使用，三个圆形螺纹凹槽通过脚螺旋13下端螺纹与上仪器托盘1连接。第二预留圆孔22位于下三角托盘21中心部位，其大小满足与上部测量仪器位置配套使用要求。销钉连接凹槽24呈矩形凹槽状，分布在下仪器托盘2三个侧面的中下部位置，销钉连接凹槽24中间预设有销钉，方便与下支撑杆7连接。
如图5所示，按钮弹射器23设置在下三角托盘21内部，具体预设在下三角托盘21的a侧面内中部位置。如图7所示，按钮弹射器23由固定底板231、弹簧232、按钮233、竖向定位销234和钢丝线235组成。固定底板231设在下三角托盘21中部位置，用于固定内部弹簧232，弹簧232与按钮233连接，为装置提供弹力，按钮233成小圆柱体形状，一端与内部的弹簧232末端连接，一端凸出下三角托盘21侧面，方便按动按钮弹射器23，竖向定位销234分布在按钮233两侧，用于定位按钮233活动方向，钢丝线235共三根，端部都与按钮233里端连接，当按动按钮弹射器23时，会连动三根钢丝线235，达到三根钢丝线235同时向内部收缩的目的。
如图2、8所示，动力装置3，共三个，由电机31和纵向齿轮圆柱件32构成。动力装置3固定在下三角托盘21的侧面，满足与脚螺旋13配套使用。电机31，共三个，分别竖向固定在下三角托盘21的三个侧面，可以将电信号转化为转动动力。纵向齿轮圆柱件32设置在每个电机31的上部，呈圆柱体状，周围分布有纵向的条形齿轮，其齿轮分布情况满足与脚螺旋13中部的圆形齿轮盘的齿轮匹配使用。
如图2、9所示，液面感应装置4，共两个，固定在上三角托盘11的a侧面和b侧面中部位置，由密封u型感应管41、浮标42、位移传递杆43、电线44、电路板45与定位护壳盒46组成。密封u型感应管41为中空u型管，其两端由中部带孔的圆盘封口，圆盘中部的预留孔通过弹性橡胶膜密封，密封u型感应管41内预留一半液体，用于感应水平面。浮标42，共两个，分别浮于密封u型感应管41两端液体表面，各自可以跟随液面上下自由浮动。位移传递杆43，共两个，一端为t型接头，另一端穿过u型感应管41的端部圆盘预留孔处的橡胶膜，固定在浮标42上部，其外部包裹橡胶套，内部为细钢导电杆，具有较强刚度，满足在浮力作用下，其上下移动时不会弯曲变形。电线44为可以自由弯曲的普通细橡胶电线，从左边的传递杆43的内部细钢导电杆下端穿过密封u型感应管41，与右边的传递杆43内部细钢导电杆连接，同时满足防水要求。电路板45位于密封u型感应管41正上方，两个电路板成左右竖向分布，每个电路板分上下两个电路接触板，左电路板下端的电路接触板与右电路板上端的电路接触板组成一个闭合电路回路，同理，左电路板上端的电路接触板与右电路板下端的电路接触板组成一个闭合电路回路，一个闭合回路可以满足使电机向指定方向旋转，另一个闭合回路满足向相反方向旋转，且这四个电路接触板的电阻大小与电路接触板的长短成正比。定位护壳盒46，其大小满足与密封u型感应管41和电路板45配套使用的要求，主要用于固定密封u型感应管41和电路板45的位置，并对其外观起到保护的作用，防止外力对液面感应装置4内部构件的破坏。
如图2、10所示，电源控制器5由电池盒51，电路板52和开关53组成。电源控制器5通过电线与液面感应装置4和动力装置3连接，且电源控制器5固定在上仪器托盘1的中部位置。电池盒51内装电池，可以选择充电电池或者碱性电池，优选充电电池，电池型号满足动力装置3的额定电压。电路板52满足控制先让a侧面的液面感应装置4启动，调平上仪器托盘1的a侧面为水平面，再启动b侧面的液面感应装置4，调平三角形的另外一个角点至水平面。开关53有两个档位，向左边移动时启动电源，向右边移动时关闭电源。
如图11所示，上支撑杆6由上空心支架61、销钉连接凸件62、定位固定片63、弹射按钮64、弹射三角器65和钢丝线66组成。上支撑杆6有三个，分别与下仪器托盘2的销钉连接凹槽24连接。上空心支架61呈长条矩形状，内部中空，其下部两侧预留按钮孔，上空心支架62的尺寸大小满足与测量仪器配套使用要求。销钉连接凸件62位于上空心支架61的上端，切面为半圆形状，内部预设有销钉孔，满足与下仪器托盘2的销钉连接凹槽24匹配使用，使上空心支架61可以围绕下仪器托盘2的销钉转动。定位固定片63，共六个，固定在上空心支架61下端内部，具体分布在两个按钮孔的内部，上下左右对称分布四个，起到定位的作用。还有两个固定在两个按钮孔上部中间位置，左右对称分布，同样起到定位的作用。弹射按钮64，共两个，呈圆柱体状，外侧端部成半圆球状，内侧端部成斜切椭圆状，在内侧端部附近上下对称分布有两个凸出件，凸出件通过弹簧与定位固定片63连接，四个定位固定片63共同起到定位和弹射支点的作用，最终可以实现两个弹射按钮64可以顺着两个按钮孔自由弹进弹出。弹射三角器65下端呈倒三角体状，上端为t形定位构件，在倒三角体状上端通过两弹簧分别与按钮孔上部中间位置的两定位固定片63固定连接，两定位固定片63同时起到定位t形定位构件的作用，最终可以实现弹射三角器65可以顺着两个定位固定片63自由弹上弹下。钢丝线235位于上支撑杆6的内部，下端与弹射三角器65的t形定位构件连接，上端与下仪器托盘2的按钮弹射器23连接，可以实现当按进按钮弹射器23的按钮233时，钢丝线235开始出现紧缩状态，带动弹射三角器65向上移动，使弹射三角器65脱离下端的两个弹射按钮64，两个弹射按钮64在弹簧作用力下开始弹入内部，当松开按钮弹射器23的按钮时，作用步骤相反，最终实现两个弹射按钮64在弹簧作用力下弹出两侧面。
如图12所示，下支撑杆7由下空心支架71、预留孔72、实心架尖73和脚踏板74组成。下空心支架71呈长条矩形状，内部中空，其上部与上支撑杆6下端连接，下空心支架71的尺寸大小满足与上空心支架61配套使用的要求。预留孔72等间距对称分布在下空心支架71两侧面。预留孔72大小满足与上支撑杆6的弹射按钮64匹配使用。实心架尖73与下空心支架71的下部固定连接，呈实心倒三角形状，方便下支撑杆7与地面固定接触。脚踏板74呈半圆状，水平固定在实心架尖73三角形侧面中部位置，在使用时方便测量员用脚将实心架尖73踩踏固定。
具体实施例：
某工程有bm-a和bm-b为两个水准点，需要用水准仪测得a、b两点间的高差。
结合图1-图12所示，具体使用步骤如下：
步骤一，架设测量仪支架：双手握住上仪器托盘1两侧，右手拇指按住按钮弹射器23的小圆柱体按钮233，用力将测量仪支架提升至指定高度，下支撑杆7在自身重力作用下，会自动下滑至地面，将其安置在测站上，用右手和一只脚将测量仪支架的两个支撑杆放置打开，并用肉眼观察初略将上仪器托盘1调整水平，然后松开右手大拇指处的按钮233，使上支撑杆6的弹射按钮64弹出与下支撑杆7保持锁定状态，使测量仪支架张开支撑，使上仪器托盘1大致处于水平。
步骤二，安装测量仪：将测量仪由箱中取出(双手握住测量仪支架；或一手握住测量仪支架，一手握住基座，严禁单手提取测量仪)放置在测量仪支架头上，并使测量仪基座中心基本对齐测量仪支架的中心，旋紧连接螺旋，使测量仪固定在测量仪支架的上仪器托盘1上。
步骤三，自动调平测量仪：打开电源控制器5的开关53，通过电路板52控制先让a侧面的电机31转动，使a侧面以最快速度达到水平状态，当其停止工作后再控制b侧面的电机31转动，且a、b两侧电机31互为相反方向转动，a侧面的电机31具体是通过a侧面的液面感应装置4的液面高度差感应转换的电信号控制，当其液面高度差为零时，即a侧面达到水平状态，开始启动b侧面的电机31转动；同理，b侧面的电机31具体是通过b侧面的液面感应装置4的液面高度差感应转换的电信号控制，当a、b量侧面同时达到水平时，上仪器托盘1最终调至水平面状态，达到自动调平测量仪的目的。
步骤四，完成上述操作后，测a、b两点的高程就能计算出a、b两点的高差。
对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。