一种自动找垂直的全站仪棱镜装置的制作方法

本发明涉及全站仪棱镜，具体讲是一种自动找垂直的全站仪棱镜装置。

背景技术：

1、全站仪棱镜是建筑测绘工程中一种常见的测量工具，他可以帮助我们进行高精度的测绘测量工作。在实际生活中，我们发现，全站仪棱镜在安装使用时，为了避免出现测量误差，需要对棱镜进行调节校正，使得棱镜和地面保持垂直，便于后续保证棱镜与全站仪光轴垂直。由于全站仪棱镜是通过三脚架安装支撑的，同时建筑工地上地面往往不平整，使得三脚架拉开支撑在地面上安装棱镜后，需要花费大量的时间利用圆形水平器调整棱镜使之与地面水平保持垂直；而且，建筑工地上泥沙较多，当刮起风后，容易出现扬尘的现象，扬起的灰尘容易沾染在棱镜镜面，会降低棱镜的透明度和反射能力，从而对测量数据造成不利影响。

技术实现思路

1、因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种自动找垂直的全站仪棱镜装置，可以在短时间内快速自动调整棱镜，使之与地面水平保持垂直；而且，还能防止灰尘沾染在棱镜镜面降低棱镜的透明度和反射能力，从而可以避免对测量数据造成不利影响；同时，棱镜在安装时，自动夹爪会自动夹紧固定棱镜，不需要工作人员花时间将棱镜旋紧固定。

2、本发明是这样实现的，构造一种自动找垂直的全站仪棱镜装置，包括：三脚架，三脚架顶部安装有操作用的控制台，控制台底部和顶部分别安装有进气用的进气组件以及支撑用的旋转台；自动调节架，自动调节架安装于旋转台顶部；支撑底柱，支撑底柱安装于自动调节架底部，支撑底柱顶部安装有固定棱镜的气墙筒，气墙筒由内圆腔、中空环、出气孔和十字滑通槽构成，十字滑通槽开设于内圆腔内侧，中空环开设于内圆腔开口侧壁内部，出气孔开设于内圆腔开口内侧，且和中空环连通；觇板，觇板安装于气墙筒外侧。

3、作为上述补充，需要注意的是：三脚架为一般全站仪三脚架，为控制台起到支撑作用，控制台通过适配的电路分别与支撑底柱、进气组件以及自动调节架电线连接，且通过合适的控制电路控制支撑底柱、进气组件以及自动调节架运行，通过自动调节架调节的气墙筒以及自动夹爪和水平地面的垂直度，通过自动夹爪自动夹紧棱镜，通过气墙筒的出气孔吹出风形成一道气墙，防止灰尘接近棱镜镜面，通过旋转台支撑自动调节架，通过进气组件给气墙筒提供气流；工作人员将三脚架拉开支撑在地面，然后再通过操作控制台控制支撑底柱带动自动夹爪以及气墙筒翻转，使得气墙筒开口朝上，然后再将棱镜放置在气墙筒的内圆腔内侧，再通过操作控制台控制自动夹爪将棱镜夹紧，然后再操作控制台控制自动调节架调整自动夹爪以及气墙筒，使得自动夹爪以及气墙筒垂直于水平地面，然后再操作控制台控制进气组件运行，使得进气组件将气流送入气墙筒的中空环内部，通过出气孔吹出风形成一道气墙。

4、进一步的，气墙筒一端还安装有自动夹爪，自动夹爪由承接筒、支撑轮、圆形传动板和紧固爪构成，支撑轮间隔安装于承接筒一端，圆形传动板连接于支撑轮一侧，紧固爪活动连接于圆形传动板一侧；

5、通过支撑轮起到支撑圆形传动板的作用，通过圆形传动板对紧固爪起到限位作用，支撑轮带动支撑圆形传动板转动，支撑圆形传动板转动带动紧固爪作向心和离心滑动动作，紧固爪处于圆形传动板和内圆腔里端外侧端面之间。

6、进一步的，支撑轮由伞齿轮、方形块和连接轴构成，连接轴通过轴承连接于方形块中部，伞齿轮连接于连接轴一端；

7、连接轴通过轴承穿过于方形块，伞齿轮和圆形传动板的向心齿条相互适配啮合，弧形板嵌入于螺旋形棱条侧部，方形块间隔固定安装于承接筒一端，同时位于承接筒底部支撑轮中的连接轴和三号制动电机的输出轴固定连接，三号制动电机运行后依靠连接轴带动伞齿轮转动，伞齿轮转动啮合向心齿条带动圆形传动板转动，圆形传动板转动推动弧形板带动紧固爪作向心和离心滑动动作，类似于三爪卡盘原理。

8、进一步的，紧固爪由主体块、夹板、压力传感器和弧形板构成，夹板安装于主体块顶部一端，压力传感器安装于夹板一侧，弧形板安装于主体块底部；

9、紧固爪有四组，每一组紧固爪的夹板一侧都有压力传感器，压力传感器通过合适的电路与单片机电性连接，主体块的宽度大于十字滑通槽的宽度，夹板处于十字滑通槽内侧，通过十字滑通槽对夹板进行限位。

10、进一步的，圆形传动板一侧开设有向心齿条，圆形传动板另一侧设有螺旋形棱条；

11、向心齿条和伞齿轮啮合，弧形板夹持在螺旋形棱条内侧。

12、进一步的，控制台由蓄电池、控制腔、人机交互界面板、继电器、单片机、制动腔和一号制动电机构成，蓄电池安装于控制腔底部，继电器和单片机并列安装于控制腔内部，人机交互界面板安装于控制腔外侧，制动腔开设于控制腔顶部，一号制动电机安装于制动腔内部；

13、通过蓄电池为人机交互界面板、继电器、单片机、一号制动电机、二号制动电机、mems陀螺仪芯片、三号制动电机以及进气扇提供电源，继电器有五组，分别与一号制动电机、二号制动电机、三号制动电机以及进气扇通过适配的电路连接，单片机分别通过适配的电路与人机交互界面板以及继电器电性连接，同时单片机还通过h桥电路分别与一号制动电机、二号制动电机以及三号制动电机电性连接，同时单片机通过合适的电路分别与两组mems陀螺仪芯片电性连接，一号制动电机的输出轴固定连接于内凹槽内侧中间，制动腔顶部开设有出口，便于一号制动电机探出且不接触制动腔侧壁以及制动腔顶板，一号制动电机和二号制动电机为伺服电机，单片机为为stc系列，自带ad转换器。

14、进一步的，自动调节架由调节轴、支撑侧板、支撑底板、三角座和弧形槽构成，调节轴有两组，支撑侧板安装于底部的调节轴两端，支撑底板安装于三角座顶部，弧形槽开设于三角座底部；

15、两组调节轴结构原理一致，弧形槽嵌套于底部调节轴中主轴外侧，且固定连接，支撑侧板底部连接于旋转台顶部，通过底部的调节轴调节棱镜的侧翻角度，通过顶部的调节轴调节棱镜的俯仰角度。

16、进一步的，调节轴由主轴、固定孔轴、mems陀螺仪芯片、水平空腔和二号制动电机构成，固定孔轴通过轴承嵌套于主轴两端，水平空腔开设于主轴内侧，mems陀螺仪芯片安装于水平空腔内侧，二号制动电机安装于固定孔轴内部，且二号制动电机的输出轴和主轴端面固定连接；

17、mems陀螺仪芯片和二号制动电机有两组，两组调节轴各有安装一组二号制动电机，通过定顶部调节轴中的mems陀螺仪芯片检测顶部调节轴中主轴内侧的水平空腔是否和地面水平处于平行状态，当顶部调节轴中的的水平空腔与和地面水平处于平行状态时，此时支撑底柱就和地面水平垂直，从而使得气墙筒以及安装的棱镜也会和地面水平垂直。

18、进一步的，进气组件由进气筒、进气扇、锥形筒、导气软管和防尘网构成，进气扇安装于进气筒内部，锥形筒安装于进气筒一端，防尘网安装于进气筒另一端，导气软管连接于锥形筒一端；

19、导气软管一端和中空环连通，通过防尘网起到防尘作用，进气扇运行后，将进气筒外部的空气抽入进气筒，然后通过锥形筒聚拢，依靠导气软管导入中空环，然后再通过出气孔吹出形成气墙保护棱镜。

20、进一步的，旋转台底部开设有内凹槽，内凹槽内侧安装有滚珠，支撑底柱顶部还安装有三号制动电机；旋转台通过滚珠支撑在控制台顶部，旋转台在控制台顶部转动时，通过滚珠减小摩擦力，三号制动电机为伺服电机。

21、本发明的有益效果具体分析后可体现为：

22、优点1：工作人员操作人机交互界面板依靠相应的继电器接通自动调节架中两组二号制动电机的电源，顶部调节轴的水平空腔被mems陀螺仪芯片检测出和地面水平不平行时，顶部调节轴的mems陀螺仪芯片会将信息传递给单片机，单片机自动通过合适的电路控制两组二号制动电机配合正反转动而带动两组调节轴的主轴转动，使得顶部调节轴的水平空腔处于和地面水平平行的状态，此时单片机自动通过相应的继电器断开两组二号制动电机的电源，此时气墙筒和自动夹爪以及支撑底柱被两组调节轴相互配合带动至处于和地面水平垂直的状态，同时被固定的棱镜也会和地面水平垂直。

23、优点2：工作人员再操作人机交互界面板依靠单片机控制相应的继电器接通进气扇电源，进气扇运行后，将进气筒外部的空气抽入进气筒，然后通过锥形筒聚拢，依靠导气软管导入中空环，然后再通过出气孔吹出形成气墙保护棱镜，可以有效的防止灰尘沾染在棱镜镜面而降低棱镜的透明度和反射能力，从而可以避免对测量数据造成不利影响。

24、优点3：工作人员取出合适的棱镜放置在内圆腔内侧，然后操作人机交互界面板依靠单片机控制相应的继电器接通三号制动电机电源，此时三号制动电机运行带动一组支撑轮的连接轴转动，连接轴转动带动伞齿轮转动，伞齿轮转动啮合圆形传动板的向心齿条而带动圆形传动板转动，圆形传动板转动通过螺旋形棱条推动四组紧固爪的弧形板促使主体块带动紧固爪作向心滑动动作，此时夹板通过十字滑通槽限位，会沿着十字滑通槽滑动夹紧棱镜，当四组紧固爪的夹板夹紧棱镜时，四组紧固爪的的压力传感器也会夹紧接触棱镜而产生压力信息，当四组紧固爪的压力传感器全部受到压力后，此时四组紧固爪的四组压力传感器会将压力信息传递给单片机，单片机就会自动控制相应的继电器断开三号制动电机的电源，此时棱镜就被自动固定，不需要工作人员花时间将棱镜旋紧固定。