一种全站仪垂直轴精密对准装置的制作方法

1.本发明属于测量技术领域，具体涉及一种全站仪垂直轴精密对准装置。


背景技术：

2.在高精度导线测量中，通常在测站使用全站仪完成导线边长和方位的测量工作，通常在目标站设置反光棱镜完成距离的测量，通过设置在棱镜组上的觇板或独立觇板进行方位角度的观测。但在一些特殊的测量场景时，如航天发射及测控系统标定测量工作中，通常存在视野狭窄、作业范围小、地形复杂、边长短的困难。使用全站仪完成高精度导线测量，对于点位对中误差有较高要求，全站仪相互对瞄观测的方法能够实现高精度方位传递，但是对瞄过程中无法完成距离观测，需要把目标站的全站仪换成棱镜，对距离进行独立观测，这种在测站、目标站频繁的交换反光棱镜、觇板等照准目标的方式，容易造成目标站全站仪中心和反光棱镜(或觇板)中心不一致，从而将轴系误差的影响带到导线观测中，造成短边导线方位及坐标超出限差要求，导致导线测量失败。
3.在精密工程短边导线测量中，一般采用三联全站仪法或三联脚架法。全站仪角度测量精度可达到0.5
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，距离精度为0.6mm(100米范围内)。这两种方法最主要的误差是照准目标与观测仪器的对中误差，即在架设位置不变的情况下，作为照准目标的设备换上全站仪进行观测时，两者轴系中心的偏差。以导线边长10米为例，对中误差每增大 0.1mm，角度误差便增大2
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。如采用精密棱镜用作照准目标，精密棱镜对中精度约为 0.5mm，则角度精度在10
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，显然达不到观测要求。目前10米内短边导线测量主要采用全站仪对瞄法和内(外)觇标法实现对导线方位的精密传递。此种方法采用两台全站仪，利用仪器照准部的十字丝网相互对瞄，或者使用全站仪照准部内置觇标(称内觇标)或在仪器照准部外侧粘贴相应瞄准标志(称外觇标)相互对瞄观测，建立导线边观测目标方向，实现导线方位的精密传递，这种方法仅可实现方位之间的传递，由于无法同时完成测距作业，使得导线测量边长和方位存在对点误差，经常导致导线测量失败。


技术实现要素：

4.本发明目的在于提供一种全站仪垂直轴精密对准装置，通过在全站仪提把上安装精密位移平台，在精密位移平台上安置反光球棱镜和测针等照准标的，使全站仪轴心与照准标志轴心实现精确对准(对中精度优于0.1mm)，使导线测量实现角度和距离同步观测，测站和目标在同一轴心上，避免了仪器轴系误差带来的对中影响，进一步提高导线测量的精度。
5.为了解决现有技术存在的上述问题，本发明所采用的技术方案为：
6.一种全站仪垂直轴精密对准装置，包括全站仪、xy轴精密位移平台和照准标志。
7.所述xy轴精密位移平台通过连接器与全站仪的提把连接，xy轴精密位移平台包括x 轴微调旋钮和y轴微调旋钮。
8.所述照准标志连接于xy轴精密位移平台。
9.本发明通过在原有的全站仪上增加照准标志，使得导线测量实现角度和距离同步观测。
10.通过增加xy轴精密位移平台，使得照准标志的轴线与全站仪的轴线共线，即二者的轴线重合，实际使用时，只需调整全站仪对准即可。
11.进一步的，所述连接器包括上侧板和下侧板，所述上侧板和下侧板通过连接杆连接，所述连接杆的一端与上侧板铰接，连接杆的另一端穿过下侧板连接有螺母，通过增加连接器，使得xy轴精密位移平台与全站仪的连接更加稳定，上侧板和下侧板将连接器提把进行夹紧，然后通过连接杆将上侧板和下侧板进行连接，此时连接器将提把夹紧并连接稳定，能够对xy轴精密位移平台提供稳定支撑，所述上侧板和下侧板均设有与连接杆对应的凹槽，连接杆铰接于上侧板的凹槽，连接时可以将连接杆的下端从下侧板凹槽的开口处放入。
12.进一步的，xy轴精密位移平台通过螺钉与上侧板进行连接，保证连接后xy轴精密位移平台与上侧板不会出现相对位移，所述xy轴精密位移平台的中部设有安装螺纹孔，所述安装螺纹孔用于连接照准标志，xy轴精密位移平台，由工作台面，底座，微分头，锁紧装置，交叉滚子导轨组成。可在x,y轴两个方向上通过精密微分头驱动调节最小刻度 0.01mm的行程，最大调节行程根据台面尺寸大小可达10mm以上。主要应用于移动矫正，激光位移，检测调节，光学校准等精密测量领域。
13.进一步的，所述照准标志包括测针、紧缩螺帽、紧缩柱体和内嵌紧缩扣，所述紧缩柱体中间为螺母，紧缩柱体的两侧均为螺纹结构，其中一个螺纹结构与安装螺纹孔连接，另一个螺纹结构与紧缩螺帽连接，所述内嵌紧缩扣设于紧缩螺帽与紧缩柱体之间，内嵌紧缩扣设有“十”字槽口。
14.进一步的，所述照准标志为球棱镜，所述球棱镜通过连接靶座与xy轴精密位移平台连接，所述连接靶座底部带有与安装螺纹孔相适配的螺纹，所述连接靶座与xy轴精密位移平台通过磁吸式连接。
15.本发明的有益效果为：
16.本发明通过在全站仪提把上安装精密位移平台，在精密位移平台上安置反光球棱镜和测针等照准标的，使全站仪轴心与照准目标轴心实现精确对准(对中精度优于0.1mm)，使导线测量实现角度和距离同步观测，测站和目标在同一轴心上，避免了仪器轴系误差带来的对中影响，进一步提高导线测量的精度。
附图说明
17.图1为本发明的结构示意图；
18.图2为xy轴精密位移平台和照准标志的连接示意图；
19.图3为连接器的结构示意图；
20.图4为xy轴精密位移平台的结构示意图；
21.图5为实施例3的结构示意图；
22.图6为图5中a部分的局部放大图；
23.图7为实施例4的结构示意图；
24.图8为图7中b部分的局部放大图；
25.图9为对瞄法示意图；
26.图10为对瞄法原理示意图。
27.1-全站仪；2-连接器；21-上侧板；22-下侧板；23-连接杆；3-xy轴精密位移平台；31-安装螺纹孔；4-照准标志；411-紧缩螺帽；412-紧缩柱体；413-内嵌紧缩扣；414-测针；415-球头；416-球头螺母；417-安装螺头；418-背板。
具体实施方式
28.下面结合附图及附图标记对本发明作进一步阐述。
29.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
30.术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
33.1.2与本发明相关的现有技术一
34.1.2.1现有技术一的技术方案
35.目前10米内短边方位角传递主要采用全站仪对瞄法。全站仪对瞄法是直接将观测仪器作为观测目标，避免了对中误差对角度传递带来的影响。全站仪对瞄法是现有进行短边方位传递的可以避免对中误差的最有效方法。全站仪对瞄法的原理如下：
36.根据光学原理，当望远镜焦距调至无穷远时，所发出的是一束平行于主光轴的平行光。全站仪的十字丝网处在望远镜物镜的焦平面上，当用两台相距不远的全站仪望远镜互相瞄准并使其十字丝像相互重合，此时两台仪器主光轴重合或平行，即实现准直，如图9中(a)、(b)所示，这种准直方法为全站仪对瞄法。
37.用对瞄法传递方位时，要实现平行光条件，必须将作业全站仪的焦距调至无穷远处，并采用光源(自准直灯)对望远镜目镜与十字丝网之间视场进行照明。一般采用三联脚架(观测墩)的方式以三台或三台以上的仪器同时作业，将过渡点仪器的望远镜十字丝直接作为测站中心和照准点中心，测站照准目标采用平行光方法，因此在过渡点上不存在对中误差，削弱了调焦误差对角值的影响。最后一条边的方向是用全站仪与未端的平面镜(或平行光管、直角棱镜)实现自准直或准直来完成的。
38.如图10所示，(1)将所用各台全站仪及平行光管对无穷远进行调焦。
39.(2)分别在转折a、b、c各点整置全站仪，若a、c为固定点，则a、c点应按常规方法对中。
40.(3)a点器照准d方向目标后读数，仍对无穷远调焦(如星体)，转动照准部与b 点仪器对瞄准直后均读数。随后固定a点全站仪照准部。
41.(4)转动b点仪器照准部与c点器对瞄准直后，均读数，并固定b仪器照准部。
42.(5)c点仪器与e点平行光管十字丝准直并读数，至此完成上半测回。
43.(6)纵转c点望远镜，与e点行光管准直后读数。再与b点器对瞄、准直并读
44.数，固定c点仪器照准部。
45.(7)纵转b点望远镜与c点仪器对瞄后读数，做法同上，其它仪器操作亦如此。
46.(8)a点望远镜以纵转后位置照准d方向目标并读数，至此完成下半测回观测。
47.最后取各转折角的上、下半测回中数作为一测回结果，并以此计算最后边的方位角。根据精度要求可进行n个测回的观测及计算。
48.1.2.2现有技术一的缺点
49.(1)需要的仪器装备多，对仪器操作的要求高，需要作业的人员多，投入大。
50.(2)操作步骤繁琐，操作难度大，用时长。需要技术要求高。
51.(3)对瞄目标不是实体照准标志，完成观测照准困难，不利于角度观测和方位传递。
52.(4)对瞄法在对瞄过程中，十字丝影像对调焦要求较高，望远镜视准轴并不一定重合，达到平行要求，才可进行方位传递。
53.(5)观测的是视线平行线，不是实有目标，也不是测距棱镜，无法完成距离测量，只能进行方位角传递，不能进行坐标传递。
54.1.3与本发明相关的现有技术二
55.1.3.1现有技术二的技术方案
56.短边方位角传递还有一种叫全站仪内(外)觇标法。其原理为在全站仪望远镜视场照明旋钮上安装特制内觇标，作为照准目标，一般内觇标的安装精度(与视准轴偏差) 不大于4
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，或者在仪器望远镜上安置一外觇标(觇标位置应设置在仪器望远镜的视准轴与仪器垂直轴构成的平面内或其附近)，通过正倒镜对瞄观测使照准中心与仪器中心一致，从而克服对中误差影响。整个观测程序可以采用常规角度测量方法，这样有利于在测回间比较单角的测回互差，也可采用半循环观测法，方法同全站仪对瞄法，只是对瞄法应对无穷远调焦，两台仪器相互照准的是对方仪器望远镜的十字丝影像，而内外觇标法，则需对各观测方向分别调焦，所照准的是对方仪器安装的内(外)觇标的中心。需要测距时，需将测量目标换成棱镜。
57.1.3.2现有技术二的缺点
58.内(外)觇标法对瞄观测时照准的是仪器上的内(外)觇标，但在测距时需将目标换成测距反光棱镜，观测照准目标变换后，存在照准目标归算和测距目标归算位置不一致，照准目标轴系误差将引起导线测量对中误差增加，从而导致导线测量误差增大。
59.实施例1：
60.如图1和2所示，一种全站仪垂直轴精密对准装置，包括全站仪1、xy轴精密位移平台3和照准标志4；
61.所述xy轴精密位移平台3通过连接器2与全站仪1的提把连接，xy轴精密位移平台3包括x轴微调旋钮和y轴微调旋钮；
62.所述照准标志4连接于xy轴精密位移平台3。
63.本技术通过在原有的全站仪1上增加照准标志4，使得导线测量实现角度和距离同
步观测。
64.通过增加xy轴精密位移平台3，使得照准标志4的轴线与全站仪1的轴线共线，即二者的轴线重合，实际使用时，只需调整全站仪1对准即可。
65.具体调整方式为：
66.第一步，在安置有xy轴精密位移平台3的全站仪1外围放置两台全站仪作为交会对中用。这两台仪器与全站仪1构成90
°
角，距离5-6米且大致相等(以能够清晰照准 xy轴精密位移平台3上的测针414或者球棱镜镜脊棱镜丝为原则)。精密整平投影全站仪，调节目镜焦距，使其能够精确照准安装在全站仪提把上的xy轴精密位移平台3上的测针414或棱镜丝。
67.第二步，整置全站仪1至水平状态，用一台交会全站仪在全站仪1盘左位置照准测针，读出仪器水平度盘读数a1，将全站仪1旋转180
°
至盘右位置，此时用交会全站仪照准测针，可读出水平度盘读数a2,计算两次度盘差值的中数a3＝(a1-a2)/2，调节固定交会全站仪水平度盘至a3,此时，用交会全站仪指挥全站仪1上xy轴精密位移平台3的 x轴方向手轮，使测针精确运动至交会全站仪目镜十字丝中心，再次旋转全站仪1，反复按本步骤操作，直至测针在交会全站仪目镜十字丝网中心无目视位移，此时即完成全站仪测针在xy轴精密位移平台3的x方向调节。
68.第三步，按第二步的方法，用另一台交会全站仪调节xy轴精密位移平台3的y方向手轮，直至测站测站在交会全站仪目镜十字丝网中心无目视位移(偏离)，此时即完成全站仪测针在xy轴精密位移平台3的y方向的调节。
69.第四步，在完成第二、三两步的基础上，自由旋转全站仪1，使其上测针在两台交会全站仪目镜十字丝网中心均无目视偏离(如果存在偏离重复前述步骤即可)，既实现了测针与全站仪1垂直轴精密对准，此种交会对中方法可以使xy精密位移平台3上的测针414(球棱镜丝网中心)精密调节至全站仪1垂直轴，垂直轴对中精度可达到0.1mm 以内，实现照准目标与全站仪同轴，便于高精度短边导线测量对角度和距离的观测。
70.实施例2：
71.在实施例1的基础上，如图3和4所示，所述连接器2包括上侧板21和下侧板22，所述上侧板21和下侧板22通过连接杆23连接，所述连接杆23的一端与上侧板21铰接，连接杆23的另一端穿过下侧板22连接有螺母。
72.通过增加连接器2，使得xy轴精密位移平台3与全站仪1的连接更加稳定。
73.上侧板21和下侧板22将连接器2提把进行夹紧，然后通过连接杆23将上侧板21 和下侧板22进行连接，此时连接器2将提把夹紧并连接稳定，能够对xy轴精密位移平台3提供稳定支撑。
74.所述上侧板21和下侧板22均设有与连接杆23对应的凹槽，连接杆23铰接于上侧板21的凹槽，连接时可以将连接杆23的下端从下侧板22凹槽的开口处放入。
75.xy轴精密位移平台3通过螺钉与上侧板21进行连接，保证连接后xy轴精密位移平台3与上侧板21不会出现相对位移。
76.所述xy轴精密位移平台3的中部设有安装螺纹孔31，所述安装螺纹孔31用于连接照准标志4。
77.xy轴精密位移平台3，由工作台面，底座，微分头，锁紧装置，交叉滚子导轨组成。可在x,y轴两个方向上通过精密微分头驱动调节最小刻度0.01mm的行程，最大调节行程根据
台面尺寸大小可达10mm以上。主要应用于移动矫正，激光位移，检测调节，光学校准等精密测量领域。
78.实施例3：
79.在实施例2的基础上，如图5-6所示，所述照准标志4包括测针414(钨钢针规)、紧缩螺帽411、紧缩柱体412和内嵌紧缩扣413，所述紧缩柱体412中间为螺母，紧缩柱体412的两侧均为螺纹结构，其中一个螺纹结构与安装螺纹孔31连接，另一个螺纹结构与紧缩螺帽411连接，所述内嵌紧缩扣413设于紧缩螺帽411与紧缩柱体412之间，内嵌紧缩扣413设有“十”字槽口，所述测针414卡合于“十”字槽口内。
80.测针(钨钢针规)经久耐用，抗变形，光泽度好，永不生锈，广泛用于电子机械，船舶，汽车制造，航空航天，医疗器械等高精尖技术行业。其高精密真圆度可达到 0.0002mm，根据不同测量精度要求，其可加工成多种直径尺寸规格。作为目标照准标志 4，不易受阳光照射影响，形成明暗照准相位误差。
81.实施例4：
82.在实施例2的基础上，如图7-8所示，所述照准标志4包括紧缩螺帽411、内嵌紧缩扣413、测针414、球头415、球头螺母416、安装螺头417和背板418，所述安装螺头 417的一端与安装螺纹孔31螺纹连接，安装螺头417的另一端与球头螺母416螺纹连接，所述背板418为“l”型板，背板418套接于球头螺母416，并通过螺栓紧固(背板418 的底部设有安装孔，安装孔的一侧连接有两个对接板(图7中没有打剖面线部分)，连接时先扳动对接板，使得中间的安装孔变大，然后使安装孔套接于球头螺母416，然后通过螺栓将两个对接板连接，此时背板418将球头螺母416夹紧，保证连接的稳定性)，安装螺头417的顶部设有弧形凹槽(用于放置球头415)，所述球头415的一端位于安装螺头417与球头螺母416之间，球头415的另一端穿过球头螺母416并连接有紧缩螺帽 411，所述紧缩螺帽411与球头415连接，所述内嵌紧缩扣413设于紧缩螺帽411与球头 415之间，内嵌紧缩扣413设有“十”字槽口，所述测针414卡合于“十”字槽口内。
83.安装时，先将安装螺头417与安装螺纹孔31连接，然后将背板418套接于球头螺母 416，接着将球头415穿过球头螺母416，再将球头螺母416与安装螺头417连接，连接时保证球头415的球体部分位于球头螺母416和安装螺头417之间，然后将内嵌紧缩扣413放在紧缩螺帽411内，再将紧缩螺帽411与球头415连接，使得内嵌紧缩扣413位于紧缩螺帽411和球头415之间，最后将测针414连接于内嵌紧缩扣413即可。
84.通过设置背板418，使得测针414更容易观测。
85.实施例5：
86.在实施例2的基础上，所述照准标志4为球棱镜，所述球棱镜通过连接靶座与xy 轴精密位移平台3连接。
87.球形棱镜的优点：当一个实心球体放置在与它相切的圆柱形磁吸靶座上时，无论如何放置，球心的位置将始终保持不变，并且始终处于圆柱形磁吸靶座的垂直中轴线上，通过精密加工工艺和定位角偶，可以保证球棱镜中的玻璃棱镜体的反射中心与外壳形状为球体的球心准确重合。磁吸靶座只要求与球棱镜相切的柱体上顶面平直且直径是一个标准的圆形即可。经过工艺控制和高精度加工的球棱镜的外径公差可以保证在 0.01-0.02mm以内，球棱镜的反射中心与球心的重合度可以控制在0.03mm以内，即反射中心与球心的不重
合度优于0.05mm。球棱镜广泛用于激光跟踪仪精密空间三维定位测量。
88.实施例6：
89.在实施例5的基础上，所述连接靶座底部带有与安装螺纹孔31相适配的螺纹。
90.实施例7：
91.在实施例5的基础上，所述连接靶座与xy轴精密位移平台3通过磁吸式连接。
92.本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。