带有合像零位指示器的倾角仪及其测角方法与流程

本发明涉及一种测量角度的仪器及方法，具体涉及一种带有合像零位指示器的倾角仪及其测角方法。

背景技术：

1、目前，在大型机械设备的安装过程中，或者，在测量两个平面之间、单个平面相对于水平面之间的角度以及立柱间的平行度时，通常采用光学倾角仪。中国有两家生产光学倾角仪的厂商，西安光学仪器厂生产的56式光学倾角仪的测量范围为±120°，分度值为1′，水准器瞄准值为30″，极限综合误差为40″。贵州新天仪器厂生产的光学倾角仪的各个参数和性能指标与56式光学倾角仪相同，只是外观不同。法国厂商生产的茨格勒83型机械式倾角仪的测量范围为±180°，分度值为1′，水准器瞄准值为0.3mm/m＝1′，极限综合误差为±1′。英国microptic公司生产的光学倾角仪的测量范围为360°，分度值为10″，水准器瞄准值为0.1mm/m＝20″，极限综合误差为±20″。

2、光学倾角仪是把光学码盘的零位与外显零位指示器的零位绑定，进行同步运行，当测量角度时，外显零位指示器对零和二次回零位时，内部光学码盘会转过相应的角度，该角度差即所得测量值。因此，影响光学倾角仪测量误差的因素有两方面：一是仪器本身光学码盘和光学细分的制造精度；二是外显零位指示器的准确性。现有光学倾角仪通常采用条式外显零位指示器，测量角度时，条式外显零位指示器需要对零和二次回零两次操作，由于人肉眼的分辨能力有限，读数时存在视差，导致对零精度较差，从而导致倾角仪的测量精度较差。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有倾角仪测量角度时因条式外显零位指示器对零精度较差导致仪器测量精度较差的技术问题，而提供一种带有合像零位指示器的倾角仪及其测角方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种带有合像零位指示器的倾角仪，包括倾角仪本体、设置在倾角仪本体上的码盘、与码盘连接的旋转式分度盘；所述倾角仪本体的下端面设置为工作面；所述分度盘上设置有读数显微镜；其特殊之处在于：

4、还包括设置在分度盘上的合像零位指示器；所述合像零位指示器包括形成舱室的舱体、连接在舱体上的舱盖、位于舱室内的安装架和隔板、固定在安装架上的标准水泡，以及两个反射镜组件；

5、所述舱体的其中两个相对的侧壁上分别对应设置有位置相互对称的旋紧螺钉和腰型孔；所述安装架的两端分别通过两个旋紧螺钉、两个与腰型孔配合的定位螺钉悬空连接在舱体上；所述舱体底部靠近腰型孔的一端设置有与安装架连接的调节组件，调节组件用于调节安装架的一端在腰型孔的长度范围内上下移动，进而带动标准水泡中的气泡左右移动；所述舱体底部还设置有第一透光孔；

6、所述隔板可拆卸连接在靠近舱盖连接端的舱体上，隔板上设置有与第一透光孔相对应的第二透光孔，两个反射镜组件相对于隔板轴线对称设置在第二透光孔位置处；

7、所述舱盖上设置有观察窗、位于观察窗两侧的两个第四透光孔；所述观察窗内设置有放大镜；所述两个第四透光孔与第二透光孔相对应，用于观察标准水泡中气泡的走向；

8、两路光线自舱体底部至舱盖顶部依次通过第一透光孔、标准水泡、第二透光孔入射至两个反射镜组件，两个反射镜组件将标准水泡中气泡同一侧面两端的二分之一圆弧影像合像至放大镜上。

9、进一步地，所述舱体底部靠近腰型孔一端设置有通孔，通孔远离舱室的一端设置有螺纹；

10、所述调节组件包括调节螺钉和用于限位调节螺钉的空心螺母；所述调节螺钉的螺杆穿过通孔与安装架螺纹连接，调节螺钉的头部与通孔内壁间隙配合；所述空心螺母螺纹连接在通孔内且位于调节螺钉的头部的下方；通过旋转调整调节螺钉以控制螺杆带动安装架的一端在腰型孔的长度范围内上下移动。

11、进一步地，所述第一透光孔、第二透光孔的形状均与标准水泡中气泡的形状相同，第一透光孔、第二透光孔的尺寸均大于标准水泡中气泡的尺寸。

12、进一步地，所述第一透光孔的尺寸与第二透光孔的尺寸相同；

13、所述第一透光孔、第二透光孔、舱盖的轴线重合。

14、进一步地，所述两个反射镜组件通过第一限位块和两个第二限位块对称设置在第二透光孔位置处；所述反射镜组件包括第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜；

15、两路光线自舱体底部至舱盖顶部依次通过第一透光孔、标准水泡、第二透光孔入射至两个第一反射镜，两个第一反射镜将两路光线对应反射至两个第二反射镜，两个第二反射镜将两路光线对应反射至两个第三反射镜，两个第三反射镜将两路光线平行反射至放大镜上，实现标准水泡中气泡同一侧面两端的二分之一圆弧影像合像至放大镜上。

16、进一步地，所述舱体靠近分度盘的侧壁通过过渡板连接在分度盘上；所述舱体远离分度盘的侧壁上设置有用于观察标准水泡中气泡走向的第三透光孔；

17、所述两个第四透光孔相对于观察窗对称设置。

18、同时，本发明提供了一种带有合像零位指示器的倾角仪的测角方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

19、步骤1、对倾角仪本体的码盘调零后，将合像零位指示器预紧在分度盘上；

20、步骤2、轻抬舱体的一端，通过第四透光孔观察第二透光孔下标准水泡中的气泡走向，气泡位于第二透光孔的范围内时紧固合像零位指示器，使合像零位指示器与码盘的零位绑定；

21、步骤3、将倾角仪本体的工作面放置于标准水平面上，调松旋紧螺钉和定位螺钉后，粗调调节组件，同时通过观察窗观察合像至放大镜上的影像，直至放大镜上呈现标准水泡中气泡同一侧面两端的二分之一圆弧影像；

22、步骤4、逐步锁紧旋紧螺钉和定位螺钉，同时细调调节组件，并通过观察窗观察合像至放大镜上的影像，直至影像呈现完整的“∩”形，合像零位指示器的零位与码盘的零位重合；

23、步骤5、将倾角仪本体的工作面放置于待测工作面上，转动合像零位指示器，同时通过观察窗观察合像至放大镜上的影像，直至影像呈现完整的“∩”形，通过读数显微镜读取码盘上的数值，即待测工作面与标准水平面之间的角度测量值，完成角度测量。

24、进一步地，步骤1中，将舱体靠近分度盘的侧壁通过过渡板预紧在分度盘上；

25、步骤2中，气泡位于第二透光孔的范围内时将舱体紧固在分度盘上。

26、进一步地，步骤3具体为：将倾角仪本体的工作面放置于标准水平面上，调松旋紧螺钉和定位螺钉后，粗调调节螺钉，调节螺钉的螺杆带动安装架的一端在腰型孔的长度范围内上下移动，进而带动标准水泡中的气泡左右移动，同时通过观察窗观察合像至放大镜上的影像，直至放大镜上呈现标准水泡中气泡同一侧面两端的二分之一圆弧影像。

27、进一步地，步骤4具体为：逐步锁紧旋紧螺钉和定位螺钉，同时细调调节螺钉，调节螺钉的螺杆带动安装架的一端在腰型孔的长度范围内上下移动，进而带动标准水泡中的气泡左右移动，并通过观察窗观察合像至放大镜上的影像，直至影像呈现完整的“∩”形，合像零位指示器的零位与码盘的零位重合。

28、本发明的有益效果：

29、1、本发明提供了带有合像零位指示器的倾角仪及其测角方法，将合像零位指示器集成到倾角仪本体上，运用合像原理进行指示对零，提高了对零精度，对零精度可以±1″，最大限度地减少零位指示器对倾角仪测量角值的影响，进而提高整个仪器的测量精度。本发明的测量范围为0～360°、分辨率为1″、极限综合误差为11″，具有测量范围大、测量精度高和可靠性高的优点。

30、2、本发明带有合像零位指示器的倾角仪的结构简单，其测角方法操作方便，使用可靠，合像零位指示器相比于条式零位指示器，可以避免不同操作者带来的视差影响，零位示值的重复性高。