棱镜装置及反射设备的制作方法

本实用新型涉及工程测量领域，特别是涉及棱镜装置及反射设备。

背景技术：

工程施工、竣工及常规监测、检测时，需经常对地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程进行测量或边线位移变形进行监测。目前建筑物位移变形监测通常采用全站仪采集测量数据，测量时，全站仪向目标位置的棱镜设备发出光信号，并接收从棱镜设备反射回来的光信号，通过计算往返光信号产生的“相位移”来求算棱镜与全站仪之间的距离或三维坐标等数据，继而还可得出水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差等位置信息，在整个施工过程中，通过持续监测同一目标位置的位置信息判断该位置的建筑物是否有位移或变形。

在上述测算过程中主要利用棱镜设备作为标准反射物。目前用于监测的棱镜主要是徕卡小棱镜，球棱镜以及l型棱镜等，实际工程应用中发现，采用这些棱镜做监测工作时有一些不足，这些棱镜无法完全固定位置方向或者朝向不稳定，经常受环境影响或被人为触碰改变位置朝向，继而导致无法测得目标位置的三维坐标或者测量数据不准确，即使目标位置出现位移或变形等状况也无法被监测到，因而无法为施工提供指导性的建议。

技术实现要素：

基于此，有必要针对棱镜的位置不固定或朝向不稳定导致测算数据不准确的问题，提供一种棱镜装置及反射设备。

一种棱镜装置，包括：

固定框架，形成用于容纳棱镜模组的空间；

棱镜模组，置于所述固定框架内；

固定组件，穿设于所述固定框架的侧壁并连接所述棱镜模组，从而将所述棱镜模组固定于所述固定框架。

上述棱镜装置，至少具有以下有益的技术效果：

棱镜装置通过固定装置固定于目标位置，通过全站仪与棱镜装置相配合即可对目标位置的三维坐标进行检测。本实施例中，由于棱镜模组被固定组件固定在固定框架内，棱镜模组的位置更加稳定，同时固定框架可为内部的棱镜模组提供保护，降低了棱镜装置受环境影响或被人为触碰改变位置的概率，从而可以保证所测得的目标位置的三维坐标以及其他位置信息的数据准确性。

由于所测得的目标位置的三维坐标及位置信息的数据准确性可以得到保证，在施工过程中可对同一目标位置进行持续的监测。监测过程中如果发现三维坐标或其他位置信息发生明显变化即可说明目标位置出现明显位移，根据数据变动的具体情况可以分析判断目标位置出现大位移或形变，例如基坑沉降、隧道变形，或建筑工程、港口工程、公路和桥梁工程等结构变形等；目标位置出现位移或变形的状况被确切监测到之后，进一步可为安全施工提供指导性意见，例如根据检测到的变形情况可以建议加固基坑或隧道内壁等，从而保证施工过程的安全持续进行，避免重大事故的发生，变形被及时发现和抑制后，还能保证施工精度和质量。

在其中一个实施例中，所述棱镜装置还包括水准测量标志物，设于所述固定框架的顶部，所述水准测量标志物能够与水准仪相配合以标定所述棱镜装置。

在其中一个实施例中，所述水准测量标志物包括金属水准点或水准点标石。

在其中一个实施例中，所述棱镜模组包括：

定位腔体，表面设有供光信号通过的开口；

棱镜单元，置于所述定位腔体内；

止动部件，设于所述棱镜单元与所述定位腔体之间，用于限制所述棱镜单元相对于所述定位腔体的移动。

在其中一个实施例中，所述止动部件包括填充环，所述填充环套设于所述棱镜单元，且所述填充环的外表面贴合于所述定位腔体的内壁。

在其中一个实施例中，所述止动部件还包括限位挡圈，环绕设于所述开口，且所述限位挡圈朝向所述定位腔体的侧面配合顶住所述棱镜单元。

在其中一个实施例中，所述固定组件包括设于所述固定框架侧边的固定件，所述固定件穿过所述固定框架的侧壁并连接所述棱镜模组的连接部，从而使所述棱镜模组固定于所述固定框架内。

在其中一个实施例中，所述固定件有两个，对称设于所述固定框架的两侧，两个所述固定件分别穿过对应侧的侧壁并连接对应侧的所述连接部，从而将所述棱镜模组固定于所述固定框架内。

在其中一个实施例中，所述固定组件还包括加固单元，设于所述棱镜模组与所述固定框架的内壁之间，用于供所述固定件穿过并加固所述固定件。

一种反射设备，包括棱镜装置及固定装置，所述固定装置连接至所述棱镜装置的下部，用于固定支撑所述棱镜装置。

在其中一个实施例中，所述固定装置包括：

连接丝杆，包括连接端和螺旋调节端，所述连接端连接至所述棱镜装置的固定框架；

固定套筒，一端与所述螺旋调节端配合连接。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供棱镜装置的正面示意图。

图2为图1的棱镜装置的背面示意图；

图3为图1的棱镜装置的爆炸视图；

图4为本实用新型另一实施例提供反射设备的示意图；

图5为图4反射设备的分解示意图。

图中，100、固定框架；

200、棱镜模组；210、定位腔体；211、开口；220、棱镜单元；230、止动部件；231、填充环；232、限位挡圈；211、连接部；

300、固定组件；310、固定件；320、加固单元；

400、水准测量标志物；

20、固定装置；201、连接丝杆；201a、连接端；201b、螺旋调节端；202、固定套筒。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型权利要求所限定的各种实施例进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例，其包含各种特定的细节以助于该理解，但这些细节应当被视为仅是示范性的。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相应地，本领域普通技术人员将认识到，在不背离由随附的权利要求所限定的本实用新型的范围的情况下，可以对本文所描述的各种实施例作出变化和改进。此外，为了清楚和简洁起见，可能省略对熟知的功能和构造的描述。

对本领域技术人员显而易见的是，提供对本实用新型的各种实施例的下列描述，仅是为了解释的目的，而不是为了限制由随附的权利要求所限定的本实用新型。

贯穿本申请文件的说明书和权利要求，词语“包括”和“包含”以及词语的变型，例如“包括有”和“包括”意味着“包含但不限于”，而不意在(且不会)排除其他部件、整体或步骤。结合本实用新型的特定的方面、实施例或示例所描述的特征、整体或特性将被理解为可应用于本文所描述的任意其他方面、实施例或示例，除非与其不兼容。

应当理解的是，单数形式“一”、“一个”和“该”包含复数的指代，除非上下文明确地另有其他规定。在本实用新型中所使用的表述“包含”和/或“可以包含”意在表示相对应的功能、操作或元件的存在，而非意在限制一个或多个功能、操作和/或元件的存在。此外，在本实用新型中，术语“包含”和/或“具有”意在表示申请文件中公开的特性、数量、操作、元件和部件，或它们的组合的存在。因此，术语“包含”和/或“具有”应当被理解为，存在一个或多个其他特性、数量、操作、元件和部件、或它们的组合的额外的可能性。

在本实用新型中，表述“或”包含一起列举的词语的任意或所有的组合。例如，“a或b”可以包含a或者b，或可以包含a和b两者。

应当理解的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”或“耦合”另一个元件，它可以是直接或耦合到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

文中提到的“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员所通常理解的含义相同。还应理解的是，术语(比如常用词典中限定的那些术语)，应解释为具有与相关领域和本说明书的上下文中一致的含义，并且不应以理想化或过于形式化的意义来解释，除非在本文中明确地这样限定。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1和图2所示，本实用新型一实施例中，提供一种棱镜装置，包括固定框架100、棱镜模组200和固定组件300。固定框架100形成用于容纳棱镜模组200的空间。棱镜模组200置于所述固定框架100内，用于反射光信号。固定组件300穿设于所述固定框架100的侧壁并连接所述棱镜模组200，从而将所述棱镜模组200固定于所述固定框架100内。

利用全站仪与棱镜装置配合测量位置信息的原理：全站仪向棱镜装置发出光信号，棱镜装置接收到光信号并反射回去；全站仪接收到从反射棱镜装置反射回来的光信号后进行处理，通过计算往返光信号的相位移，间接求得光通过的时间、全站仪到反射棱镜装置的距离或三维坐标等数据，继而还可得出水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差等位置信息。由于在全站仪的内部只读存储器中固化了测量程序，处理计算的过程完全由测量程序执行完成。

具体操作：棱镜装置通过固定装置固定于目标位置，通过全站仪与棱镜装置相配合即可对目标位置的三维坐标进行检测。本实施例中，由于棱镜模组200被固定组件300固定在固定框架100内，棱镜模组200的位置更加稳定，同时固定框架100可为内部的棱镜模组200提供保护，降低了棱镜装置受环境影响或被人为触碰改变位置的概率，从而可以保证所测得的目标位置的三维坐标以及其他位置信息的数据准确性。

由于所测得的目标位置的三维坐标及位置信息的数据准确性可以得到保证，在施工过程中可对同一目标位置进行持续的监测。监测过程中如果发现三维坐标或其他位置信息发生明显变化即可说明目标位置出现明显位移，根据数据变动的具体情况可以分析判断目标位置出现大位移或形变，例如基坑沉降或隧道变形等；目标位置出现位移或变形的状况被确切监测到之后，进一步可为安全施工提供指导性意见，例如根据检测到的变形情况可以建议加固基坑或隧道内壁等，从而保证施工过程的安全持续进行，避免重大事故的发生，变形被及时发现和抑制后，还能保证施工精度和质量。

实际工程应用时，单独采用全站仪这一种方式测量目标位置的数据信息时得到的数据可能并不能完全让人信服，因而通常采用两种方法同时测量以确保数据的准确，例如可在采用全站仪测量的同时采用水准仪测量目标位置的数据信息。然而利用水准仪测量时还需要在目标位置单独安装与水准仪相匹配的水准点，操作麻烦、增加了施工成本；且由于单独布置的水准点与棱镜装置的位置不统一，导致分别利用全站仪和水准仪测得的目标位置的数据信息不容易保持一致，不利于对二者的测量数据的对比。

参考图1，在一些实施例中，所述棱镜装置还包括水准测量标志物400，设于所述固定框架100的顶部，所述水准测量标志物400能够与水准仪相配合以标定所述棱镜装置。

水准测量标志物400是标记水准点位置的标志物，可与水准仪相配合，使用时可直接利用水准仪测量水准测量标志物400所在的水平位置，即可得到目标位置的位置信息。本实施例中，在所述固定框架100的顶部设置水准测量标志物400，省去了在目标位置单独设置与水准仪相匹配的水准点的步骤，提高了施工效率，降低了施工成本；且水准测量标志物400设于固定框架100上，其与棱镜模组200在空间上基本处于同一高度位置，分别利用全站仪和水准仪测得的目标位置的数据能够保持基本一致，从而可以同时通过两种测量方式测量同一目标位置的数据信息，进一步印证测量数据的准确性。

进一步地，所述水准测量标志物400可以采用金属水准点、水准点标石等。具体的，金属水准点、水准点标石可直接螺旋安装于所述固定框架100的顶部。螺旋安装的方式连接稳固，且方便快速安装和拆卸。

参考图3，在一些实施例中，所述棱镜模组200包括：

定位腔体210，表面设有供光信号通过的开口211；

棱镜单元220，置于所述定位腔体210内；

止动部件230，设于所述棱镜单元220与所述定位腔体210之间，用于限制所述棱镜单元220相对于所述定位腔体210的移动。

由于置于所述定位腔体210内的棱镜单元220被止动部件230限制住，其不能在定位腔体210内自由移动，从而可保证棱镜单元220的朝向和位置的稳定，不会轻易受环境影响或被人为触碰改变位置朝向；定位腔体210还可以为棱镜单元220提供保护，进一步保证位置的稳定性。棱镜单元220被稳定固定后，全站仪的光信号可通过开口211进入定位腔体210，经棱镜单元220反射后被全站仪接收，继而得到准确的位置信息。

进一步地，所述止动部件230包括填充环231，所述填充环231套设于所述棱镜单元220，且所述填充环231的外表面贴合于所述定位腔体210的内壁。填充环231可有效填充棱镜单元220与定位腔体210的内壁之间的空隙，从而防止棱镜单元220与定位腔体210的内壁之间发生相对转动，从而保证棱镜单元220的朝向稳定。进一步地，所述填充环231包括橡胶环。橡胶环具有一定的弹性，当其填充到棱镜单元220与定位腔体210的内壁之间之后，形变的橡胶环可以对棱镜单元220起到一定的约束作用；同时橡胶的表面摩擦系数较高，可以防止棱镜单元220发生相对于定位腔体210内壁的滑动。

进一步地，所述止动部件230还包括限位挡圈232，环绕设于所述开口211，且所述限位挡圈232朝向所述定位腔体210的侧面配合顶住所述棱镜单元220。环绕设于所述开口211的限位挡圈232可防止棱镜单元220从开口211滑出定位腔体210，对棱镜单元220起到限位和保护的作用，同时保证其朝向的稳定。进一步地，所述限位挡圈232为塑料环。

参考图3，在一些实施例中，所述固定组件300包括设于所述固定框架100侧边的固定件310，所述固定件310穿过所述固定框架100的侧壁并连接所述棱镜模组200的连接部211，从而使所述棱镜模组200固定于所述固定框架100内。

由于固定件310穿过所述固定框架100的侧壁并连接所述棱镜模组200的连接部211使得所述棱镜模组200固定于所述固定框架100内，实现了棱镜模组200在固定框架100内的稳定连接和安装，安装后棱镜模组200的位置稳定，不会轻易受外界环境影响改变位置朝向。

继续参考图3，在一些实施例中，所述固定件310有两个，对称设于所述固定框架100的两侧，两个所述固定件310分别穿过对应侧的侧壁并连接对应侧的所述连接部211，从而将所述棱镜模组200固定于所述固定框架100内。安装时，棱镜模组200置于所述固定框架100内，而后操作两侧的固定件310穿过对应侧的侧壁并连接对应侧的所述连接部211从而固定棱镜模组200。当需要调节棱镜模组200的朝向时，松开两个固定件310，以固定件310为轴心旋转棱镜模组200调节其表面朝向，调节到达所需的位置后再次锁紧固定件310即可。从而本实施例可根据需要调节棱镜模组200使其朝向不同的方位，使用方式更加灵活，能够适应多种监测需求。

在一些实施例中，所述固定组件300还包括加固单元320，设于所述棱镜模组200与所述固定框架100的内壁之间，用于供所述固定件310穿过并加固所述固定件310。固定件310穿过固定框架100、加固单元320并连接棱镜模组200的连接部211，从而使所述棱镜模组200固定于所述固定框架100内，加固单元320可进一步加强棱镜模组200在固定框架100内的连接稳定性。进一步地，所述加固单元320包括叠合设置的尼龙垫圈和齿垫圈，所述固定件310包括铆钉或紧固螺钉。

当然，在其他一些实施例中，所述固定件310还可以是其他结构例如磁力连接片，此处不作限制。

参考图4，本实用新型另一实施例中，提供一种反射设备，包括上述的棱镜装置及固定装置20，所述固定装置20连接至所述棱镜装置的下部，用于固定支撑所述棱镜装置。

将棱镜装置通过固定装置20固定于目标位置且棱镜模组的朝向正对全站仪，通过全站仪与棱镜装置相配合即可对目标位置的三维坐标进行检测。

本实施例中，固定装置20能够牢固支撑棱镜装置，以供全站仪进行参照检测；由于棱镜模组200被固定组件300固定在固定框架100内，棱镜模组200的位置稳定，同时固定框架100可为内部的棱镜模组200提供保护，降低了棱镜装置受环境影响或被人为触碰改变位置的概率，从而可以保证所测得的目标位置的三维坐标以及其他位置信息的数据准确性。

由于所测得的目标位置的三维坐标及位置信息的数据准确性可以得到保证，因而在施工过程中可对同一目标位置进行持续的监测。监测过程中如果发现三维坐标或其他位置信息发生明显变化即可说明目标位置出现明显位移，根据数据变动的具体情况可以分析判断目标位置出现大位移或形变，例如基坑沉降或隧道变形等；目标位置出现位移或变形的状况被确切监测到之后，进一步可为安全施工提供指导性意见，例如根据检测到的变形情况可以建议加固基坑或隧道内壁等，从而保证施工过程的安全持续进行，避免重大事故的发生。

参考图5，在一些实施例中，所述固定装置200包括：

连接丝杆201，包括连接端201a和螺旋调节端201b，所述连接端201a连接至所述棱镜装置的固定框架100；

固定套筒202，一端与所述螺旋调节端201b配合连接。

具体施工时，在需要监测的目标位置用φ16钻头钻设深45mm的孔，将固定套筒202一端与所述连接丝杆201的螺旋调节端201b配合连接后，固定套筒202的另一端用粘结剂如云石胶或植筋胶固定在孔内；粘结剂凝固后将棱镜装置的固定框架100连接至连接丝杆201的连接端。

本实施例中，通过固定套筒202能够较好地支撑棱镜装置，以供全站仪进行参照检测；固定套筒202一端与所述螺旋调节端201b配合连接，通过转动连接丝杆201可调节固定装置20的长度，从而根据需求自由调节改变棱镜装置的高度；固定装置20由连接丝杆201和固定套筒202组成，方便快速安装或者拆卸，提升了施工效率。

进一步地，所述连接端201a包括环绕周向设置的外螺纹及套设于所述外螺纹的螺母。外螺纹旋入固定框架100后拧紧螺母即实现与棱镜装置的连接。采用该方式连接稳定牢固，且方便施工前快速安装或者施工后拆卸棱镜装置，提升了施工效率。

本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语集仅是为了描述特定的实施例的目的，而并非意在限制本实用新型。单数的表述包含复数的表述，除非在其间存在语境、方案上的显著差异。

以上所述仅是本实用新型的示范性实施方式，而非用于限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围由所附的权利要求确定。

本领域技术人员可以理解的是，以上所述实施例的各技术特征可以相应地省去、添加或者以任意方式组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，并且，本领域技术人员能够想到的简单变换方式以及对现有技术做出适应性和功能性的结构变换的方案，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，虽然已经参考各种实施例示出和描述了本实用新型，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干形式和细节上的各种变形和改进，而不背离由随附的权利要求所限定的本实用新型的范围，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。