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专利名称：漂浮平台式激光水准仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量水准的仪器，特别是涉及一种漂浮平台式激光水准仪。
背景技术：
随着现代城市建设向着大面积大规模方向发展，对测绘仪器的要求越来越高。水准仪作为测绘工程的基础设备自然也面向着自动化高精度方向发展，但水准仪的精密程度往往受到制造成本和制造技术的限制，传统的光学精密水准仪往往为了提高一点点精度， 需要提高几倍甚至几十倍的制造成本。在测量学中，望远镜物镜光心与十字丝中心的连线称为视准轴，水准管内气泡居中时过水准管零点的切线称为水准轴。理论上这两条直线是严格平行的，但在水准仪的制造以及实地测量时仪器倾斜引起的误差使得这两条直线与理论值都会不可避免地产生误差，其中这两条线在水平方向上的投影的夹角称为Φ角误差，在竖直方向上的投影的夹角称为i角。Φ角和i角的存在严重影响了测量仪器的精度。传统的水准仪一般采用多组凌镜反复折射的方法消除或削弱这些误差。但这种方法必然会导致仪器结构复杂化，从而加大了制造成本，不利于市场的普及。尤其是使用硬质材料制造的部件容易受到外界因素和自身摩擦的影响，使得水准测量精度不稳定。

实用新型内容本实用新型所解决的技术问题在于提供一种漂浮平台式激光水准仪，以解决上述背景技术中的缺点。本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现一种漂浮平台式激光水准仪，由基座、漂浮平台水平激光发射器和高倍望远镜系统三部分组成，所述漂浮平台水平激光发射器由液体容器、漂浮平台、测微器和供电系统五部分组成。所述液体容器是由坚硬钢材做成的圆柱形密封盒子，容器底部与基座的竖轴连接，且液体容器的中心线与基座上的竖轴中心线重合，液体容器前端有供激光束射出的开口，用多层平行的内保护镜片密封保护，液体容器内部上端有一个紫外线灯，用多层平行的顶部保护镜密封保护，液体容器内部左右两侧各有一个竖直的凹槽，液体容器内底部是半球形凹槽，液体容器整个内部表面均有一层陶瓷层，液体容器外壳设有多层隔热层。所述漂浮平台底座是铝合金铸成的上面有一个方形空间的实心倒圆锥体，漂浮平台左右两端各有一根短杆，每个短杆末端分别焊接一个实心金属小球，金属小球直径略小于液体容器两侧的凹槽，漂浮平台方形空间内安装有激光发射器，所述激光发射器前面是十字丝缝隙挡板，十字丝缝隙挡板上面是一块光电板，漂浮平台最上面是一块凸起(球体的一部分)的顶部玻璃护盖，整个漂浮平台的金属部分均用陶瓷层与液体隔开，漂浮平台尾部有一对校正螺丝，分别是竖直校正螺丝和水平校正螺丝。漂浮平台和液体容器之间灌注密度大、黏性小的液体，所述液体优选使用水银。[0010]所述高倍望远镜系统采用60 100倍的高倍望远镜。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是(1)本实用新型是应用液体在重力作用下静止时其表面保持水平的原理研制出的一种漂浮平台式激光水准仪，其在实地测量时无论仪器向那个方向倾斜，都能保持测量光线水平。(2)本实用新型应用了液体各方向传热性能好，不易受到外界因素和自身摩擦的影响，极大地提高了水准测量的精度。(3)本实用新型还应用了激光具有平行性能高、射程远的优点，使用激光束代替视准轴进行量测，不仅削弱了读数产生的偶然误差，还提高了测程，有效减少了测绘工作者的
工作量。(4)此外，在精密经纬仪、全站仪、其他测量仪器以及一些精密仪器的自动补偿器中同样可以利用本实用新型中设计漂浮平台水平激光发射器的方法解决类似的误差问题， 从而获得更高的精度和稳定性。

图1为本实用新型漂浮平台式激光水准仪的结构示意图；图2为漂浮平台水平激光发射器的俯视结构示意图；图3为漂浮平台水平激光发射器的主视结构示意图；图4为漂浮平台的俯视结构结构示意图；图5为漂浮平台的主视结构结构示意图。其中1望远镜系统、2漂浮平台水平激光发射器、3基座、4漂浮平台、201容器外壳、202凹槽、203内保护镜片、204测微器、205竖轴、206顶部保护镜、207液体、208紫外线灯、209漂浮平台底座、210钢板、211支撑点、212十字丝缝隙挡板、213漂浮平台密封镜片、 214激光发射器、215顶部玻璃护盖、216光电板、217竖直校正弹簧、218竖直校正螺丝、219 短杆、220金属小球、221水平校正螺丝、222水平校正弹簧。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。如图1所示，一种漂浮平台式激光水准仪，由基座3、漂浮平台水平激光发射器2和高倍望远镜系统1三部分组成。所述漂浮平台激光水准仪基座3与光学水准仪基座的结构和作用相同，包括脚螺旋、圆水准器、制动螺旋、微动螺旋、支架和测微器旋钮等，其具有初步整平功能、制动微动等功能。如图2 5所示，所述漂浮平台水平激光发射器由液体容器、漂浮平台4、测微器 204和供电系统五部分组成。所述液体容器是由坚硬钢材做成的圆柱形密封盒子，液体容器底部与基座3的竖轴205连接，且液体容器的中心线与基座3上的竖轴205中心线重合。液体容器前端有供激光束射出的开口，用多层平行的内保护镜片203密封保护。液体容器内部上端有一个紫外线灯208，用多层平行的顶部保护镜206密封保护。紫外线灯208用于给漂浮平台4上的光电板216供电。液体容器内部左右两侧各有一个竖直的凹槽202，与漂浮平台4上的短杆 219共同作用，可阻止漂浮平台4左右晃动。液体容器内底部是半球形凹槽，当仪器发生倾斜时不会发生水位升高的现象。液体容器整个内部表面均有一层陶瓷层，阻止液体207与容器外壳201的金属直接接触。容器外壳201设有多层隔热层，减小外界气温变化对内部结构的影响。所述漂浮平台底座209是铝合金铸成的上面有一个方形空间的实心倒圆锥体。漂浮平台4左右两端各有一根短杆219，每个短杆219末端分别焊接一个实心金属小球220， 金属小球220直径略小于液体容器两侧的凹槽202。漂浮平台4方形空间内安装有激光发射器214，发射出来的激光束经十字丝缝隙挡板212后射出。十字丝缝隙挡板212上面是一块光电板216，可以将容器上的紫外线灯208发出的光能转换为电能，转换的电能经稳压电路稳压后供激光发射器214使用。漂浮平台4最上面是一块凸起(球体的一部分)的顶部玻璃护盖215，将激光发射器214和光电板216密封保护。整个漂浮平台4金属部分均用陶瓷层与液体207隔开，防止与液体207腐蚀金属。漂浮平台4尾部有一对校正螺丝，分别是竖直校正螺丝218和水平校正螺丝221，通过这对螺丝的旋进或旋出改变激光发射器214 的位置，分别对激光束左右方向和上下方向进行调节。在漂浮平台4和液体容器之间灌注密度大、黏性小的液体207，所述液体207优选使用水银。灌注液体207后漂浮平台4漂浮于液体207面上。由于液体207受重力作用， 静止时其表面保持水平，漂浮在液体207上的漂浮平台4稳定后也保持一种稳定的姿态，所以在漂浮平台4和液体容器之间灌注液体207能达到自动整平和全补偿的目的。本实用新型漂浮平台式激光水准仪并不是直接从望远镜观测标尺读数的，所以仪器的量测精度事实上是与视准轴毫不相关的，在实地测量时只要从望远镜得到标尺的像清晰且足够大就行，所以一般采用60到100倍的高倍望远镜。漂浮平台式激光水准仪的工作原理打开电源开关后，容器上面的紫外线灯208点亮，紫外线照射到漂浮平台4的光电板216上。光电板216将光能转换为电能，经过稳压电路后得到一个稳定的足够高的电压， 为激光发射器214提供电能。激光发射器214发出的光线经过有十字丝缝隙挡板212，形成十字丝形激光束，水平的十字丝形激光束再经过测微器204后射出。激光发射器214被漂浮平台4承载漂浮在液体207上的，射出的激光束的方向受漂浮平台4的重心控制，只要平台的重心保持稳定，理论上激光束与水平线之间的关系是不会改变的。液体207在重力作用下静止时其表面保持水平，不受仪器倾斜的影响，起到自动安平的目地，成功地消除了仪器倾斜弓I起的角误差。外界温度变化主要经过液体207传递给漂浮平台4，但由于液体207热传导速度块，液体207和漂浮平台4的热胀冷缩也是对称的，所以不会改变重心的位置，进而保持了角度的稳定性，且不受外界温度影响，并在受到意外撞击时液体207还起到缓冲保护作用。以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求1.漂浮平台式激光水准仪，由基座、漂浮平台水平激光发射器和高倍望远镜系统三部分组成，其特征在于，所述漂浮平台水平激光发射器内设有液体容器和漂浮平台。
2.根据权利要求1所述的漂浮平台式激光水准仪，其特征在于，所述液体容器是由坚硬钢材做成的圆柱形密封盒子，液体容器内底部是半球形凹槽，液体容器外壳设有多层隔执层。
3.根据权利要求1所述的漂浮平台式激光水准仪，其特征在于，所述漂浮平台底座是铝合金铸成的上面有一个方形空间的实心倒圆锥体，在方形空间内安装激光发射器，漂浮平台尾部有一对校正螺丝，分别是竖直校正螺丝和水平校正螺丝。
4.根据权利要求1所述的漂浮平台式激光水准仪，其特征在于，漂浮平台和液体容器之间灌注密度大、黏性小的液体。
5.根据权利要求4所述的漂浮平台式激光水准仪，其特征在于，所述液体为水银。 专利摘要漂浮平台式激光水准仪，由基座、漂浮平台水平激光发射器和高倍望远镜系统三部分组成，所述漂浮平台水平激光发射器由液体容器、漂浮平台、测微器和供电系统五部分组成。本实用新型是应用液体在重力作用下静止时其表面保持水平的原理设计出的一种漂浮平台式激光水准仪，其在实地测量时无论仪器向那个方向倾斜，都能保持测量光线水平。此外，在精密经纬仪全站仪、其他测量仪器以及一些精密仪器的自动补偿器中同样可以利用本实用新型中设计漂浮平台水平激光发射器的方法解决类似的误差问题，从而获得更高的精度和稳定性。
文档编号G01C15/00GK202329632SQ20112045540
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者吴井泉 申请人:吴井泉