本申請涉及測距設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及一種用于儀器高測量的覘標(biāo)支架及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

在全站儀或GPS等儀器的測量過程中，測量標(biāo)志點一般都在地面上，儀器架設(shè)在標(biāo)志點的正上方一般不超過2m處。但是，在一些特種工程項目中，如豎井測量，在隧道里的測量標(biāo)志點為了與地面上的測量標(biāo)志點進(jìn)行聯(lián)系測量，需要將在隧道里面的測量標(biāo)志點沿鉛錘方向向上投射，這時儀器就架設(shè)在地面上或者建筑物的房頂上，此時，為了進(jìn)行高程基準(zhǔn)傳遞，需要精確量取地面或者房頂?shù)膬x器到隧道里面測量標(biāo)志點之間的高度，即儀器高。通常，儀器的安裝方式為，將三爪基座固定在地面或房頂?shù)娜_架上，然后再將儀器安裝在基座上；因此，測量儀器高通常測量的是基座高，即基座到隧道里面測量標(biāo)志點之間的高度，基座高加上儀器本身的中心高度即儀器高，而每個儀器的中心高度是已知并且固定的，因此，測得基座高實際上就獲得了儀器高。

對于基座高或儀器高的量取，最常用的是鋼卷尺測量，但是卷尺本身刻畫精度很低，而且，受溫度及重力影響，卷尺長度方向的變形較大，因此，在要求不高的情況下可以采用鋼卷尺量高；但是，在高程精密測量過程中，需要精確量取基座高，則不能使用卷尺。對于精確量取，在較短基座高的情況下，通過采用自制的經(jīng)過精密標(biāo)定的固定長度的長桿或卡尺等工具進(jìn)行，其精度可以達(dá)到0.02mm。而在基座高較大，特別是對于一些超大高度基座高的精確量取，目前采用的是銦瓦線測量的方法，銦瓦線最大的優(yōu)點就是受溫度影響較小；但是盡管如此，基座高的量取受讀數(shù)誤差、重力改正誤差、線長標(biāo)定誤差等影響，同時，對于不同高度的基座高，需要準(zhǔn)備合適長度的銦瓦線，這對實際工作很不方便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請的目的是提供一種結(jié)構(gòu)改進(jìn)的用于儀器高測量的覘標(biāo)支架及其應(yīng)用。

本申請采用了以下技術(shù)方案：

本申請的一方面公開了一種用于儀器高測量的覘標(biāo)支架，包括支架桿1、支架底座2、三爪連接扣3和基準(zhǔn)件，支架桿1垂直豎立于支架底座2的上表面21，三爪連接扣3固定于支架底座2的下表面22，基準(zhǔn)件固定安裝于支架底座2的空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)，并且，基準(zhǔn)件具有一個容納并固定激光跟蹤儀反射球的錐窩，反射球固定在該錐窩后，反射球的球心與底座2的下表面22在同一平面上。

優(yōu)選的，支架桿1與三爪連接扣3的中心線同軸。需要說明的是，本申請的覘標(biāo)支架，如果僅僅是測量基座高或者儀器高，其中支架桿1是可以去掉的，這樣覘標(biāo)支架就只能用于基座高或者儀器高的測量，而保留支架桿1則可以保留覘標(biāo)支架本身的功能和用途。

需要說明的是，本申請的關(guān)鍵在于，在現(xiàn)有的覘標(biāo)支架的基礎(chǔ)上，增加一個基準(zhǔn)件，以方便將激光跟蹤儀的反射球固定在覘標(biāo)支架上，并且，根據(jù)大量的試驗和研究，提出基準(zhǔn)件的錐窩結(jié)構(gòu)為，安裝反射球后反射球的球心與支架底座的下表面在同一平面上?？梢岳斫?，本申請的基準(zhǔn)件，其主要作用和目的就是容納安裝激光跟蹤儀的反射球，只要能夠容納安裝反射球，并且使得反射球安裝后球心與支架底座的下表面在同一平面上并且反射球的球心在三爪扣的中心線上即可，至于其具體結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)不同的使用需求而定。但是，本申請的一種優(yōu)選方案中，考慮到和覘標(biāo)支架結(jié)合，對基準(zhǔn)件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了特別限定，這將在后續(xù)的方案中詳細(xì)說明。

還需要說明的是，覘標(biāo)支架其本身的功能是用于放置觀察物，而本申請改進(jìn)后的覘標(biāo)支架，由于增加了可以容納安裝反射球的基準(zhǔn)件，使得本申請的覘標(biāo)支架增加了一項新的功能，即可以用于基座高或儀器高的測量。本申請的覘標(biāo)支架之所以可以用于基座高或儀器高的測量，還有一個關(guān)鍵因素，即本申請的覘標(biāo)支架具有和儀器相同的三爪連接扣，因此，使用時將本申請的覘標(biāo)支架安裝到三爪基座上，與基座精密配合，其測量的基座高，跟儀器安裝在三爪基座上的高度一致，測量獲得基座高后加上儀器本身的中心高度，即儀器高。測量獲得基座高或儀器高后，將覘標(biāo)支架取下，再將儀器安裝到三爪基座上即可。

本申請改進(jìn)后的覘標(biāo)支架，將激光跟蹤儀引入到儀器高的測量中，充分利用激光跟蹤儀測距精度高的優(yōu)點，保障了儀器高測量的準(zhǔn)確性。

優(yōu)選的，本申請的基準(zhǔn)件中，其錐窩，在反射球固定在該錐窩后，反射球的球心與支架桿1同軸。

優(yōu)選的，基準(zhǔn)件包括方板基板41和圓板42，方板基板41固定在底座2的空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)，方板基板41具有一個梯形空腔；圓板42固定安裝于方板基板41的梯形空腔內(nèi)，圓板42的中心具有一個錐窩，該錐窩即用來容納并固定激光跟蹤儀的反射球。

優(yōu)選的，圓板42的圓錐形槽內(nèi)固定有磁性元件，通過磁性元件吸附固定激光跟蹤儀的反射球。

需要說明的是，通過磁性元件吸附固定激光跟蹤儀的反射球，是最簡單有效的方式，即不增加額外的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，也方便裝取。

優(yōu)選的，基準(zhǔn)件還包括圓片43，圓片43固定焊接于底座2空腔結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)頂壁上，圓片43具有一個與覘標(biāo)桿1同軸的向下的外螺紋柱B1，方板基板41通過外螺紋柱B1固定安裝于底座2的空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)。

需要說明的是，本申請中圓片43的作用是，避免外螺紋柱B1直接頂在支架底座2內(nèi)部頂面上，對支架桿1產(chǎn)生影響，因此，增加一個圓片43，外螺紋柱B1直接頂在圓片43上。

還需要說明的是，本申請的基準(zhǔn)件，其目的就是將激光跟蹤儀的反射球準(zhǔn)確的安裝到覘標(biāo)支架上，只要能夠達(dá)到此目的即可；而方板基板、圓板、圓片等具體結(jié)構(gòu)只是本申請優(yōu)選的一種具體實現(xiàn)方式。

本申請的另一面公開了本申請的覘標(biāo)支架在基座高或儀器高測量中的應(yīng)用；特別是，在豎井、隧道等超大基座高或儀器高測量中的應(yīng)用。

本申請的再一面公開了一種用于超大基座高或儀器高測量的裝置，包括激光跟蹤儀和本申請的覘標(biāo)支架，激光跟蹤儀的反射球可拆卸的固定安裝于覘標(biāo)支架的基準(zhǔn)件中。

本申請的有益效果在于：

本申請的用于儀器高測量的覘標(biāo)支架，利用特殊設(shè)計的基準(zhǔn)件將激光跟蹤儀的反射球安裝在覘標(biāo)支架上，實現(xiàn)激光跟蹤儀對天量取基座高的功能，從而保障了儀器高測量的準(zhǔn)確性，為超大高度的儀器高的精確測量提供了一種新的設(shè)備和途徑。

附圖說明

圖1是本申請實施例中用于儀器高測量的覘標(biāo)支架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1所示結(jié)構(gòu)示意圖中D-D方向的切面圖；

圖3是本申請實施例中用于儀器高測量的覘標(biāo)支架中，方板基板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本申請實施例中用于儀器高測量的覘標(biāo)支架中，方板基板的縱切面圖；

圖5是本申請實施例中用于儀器高測量的覘標(biāo)支架中，圓板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本申請實施例中用于儀器高測量的覘標(biāo)支架中，圓板的縱切面圖；

圖7是本申請實施例中用于儀器高測量的覘標(biāo)支架中，圓片的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，A圖為圓片的正視圖，B圖為圓片的側(cè)視圖。

具體實施方式

基座高或儀器高的測量通常采用卷尺或銦瓦線，卷尺通常用于一些精度要求不高的較短的基座高或儀器高的測量，而銦瓦線通常用于一些精度要求高的超大基座高或儀器高的精確測量。雖然銦瓦線也可以應(yīng)用于超大基座高或儀器高的測量，但是，銦瓦線仍然存在讀數(shù)誤差、重力改正誤差、線長標(biāo)定誤差，并且測定不同的基座高或儀器高，需要采用適合長度的銦瓦線，使用極其不便。為此，本申請研究并提出了一種結(jié)構(gòu)改進(jìn)的覘標(biāo)支架，利用本申請的覘標(biāo)支架，可以將激光跟蹤儀引入到基座高或儀器高的測量中，從而保障了特別是超大基座高或儀器高測量的準(zhǔn)確性。

可以理解，本申請的覘標(biāo)支架是特別針對超大基座高或儀器高的測量而設(shè)計的，但是，其并不只限用于超大基座高或儀器高的測量，其它普通的基座高或儀器高的測量同樣可以采用本申請的覘標(biāo)支架，并且，本申請的覘標(biāo)支架由于引入激光跟蹤儀，具有更高的準(zhǔn)確性。此外，本申請采用激光跟蹤儀測量基座高或儀器高，相比銦瓦線的測量方法，無需考慮讀數(shù)誤差、重力改正誤差、線長標(biāo)定誤差等影響，基座高或儀器高的量取精度比銦瓦線的精度高；并且，只要在激光跟蹤儀測距量程內(nèi)的基座高或儀器高量取，都可以采用本裝置。

需要說明的是，對于一般的工程測量，不需測量基座高或者不需要精確測量基座高。而特種的工程項目比較少，因此，一直沿用以前常用的銦瓦線測量的方法，銦瓦線測量最大的優(yōu)點就是，線垂能保證是一個絕對鉛錘，因此測得的儀器高能夠保證是鉛錘方向的高度。本申請采用改進(jìn)的覘標(biāo)支架結(jié)合激光跟蹤儀進(jìn)行基座高或儀器高的測量，雖然測量距離更加準(zhǔn)確，但是卻無法像銦瓦線測量那樣保證絕對鉛錘。對此，本申請的優(yōu)選方案中，利用激光跟蹤儀檢驗投點對中的精度，如果完全對中，則在理想情況下激光跟蹤儀測得的反射球的平面坐標(biāo)在儀器水平坐標(biāo)系下應(yīng)為(0,0)，從而保障激光跟蹤儀測量的距離是垂直距離而非斜距，達(dá)到絕對鉛錘的效果。

下面通過具體實施例對本申請作進(jìn)一步詳細(xì)說明。以下實施例僅對本申請進(jìn)行進(jìn)一步說明，不應(yīng)理解為對本申請的限制。

實施例

本例的用于儀器高測量的覘標(biāo)支架如圖1和圖2所示，包括支架桿1、支架底座2、三爪連接扣3和基準(zhǔn)件，支架桿1垂直豎立于支架底座2的上表面21，三爪連接扣3固定于底座2的下表面22，基準(zhǔn)件固定安裝于底座2的空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)，并且，基準(zhǔn)件具有一個容納并固定激光跟蹤儀反射球5的錐窩，反射球5固定在該錐窩后，反射球5的球心與底座2的下表面22在同一平面上，反射球5的球心與支架桿1同軸。具體的，基準(zhǔn)件由圓片43、方板基板41和圓板42組成，如圖7所示，圓片為以圓形的金屬片，圓片43固定焊接于底座2空腔結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)頂壁上，圓片43具有一個與支架桿1同軸的向下的外螺紋柱B1，方板基板41通過外螺紋柱B1固定安裝于底座2的空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)；如圖3和圖4所示，方板基板41具有一個梯形空腔，方板基板41的中心具有內(nèi)螺紋，與外螺紋柱B1配合固定于底座2的空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)，方板基板41按照圖4的方向安裝于底座2的空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)，安裝后的結(jié)構(gòu)如圖2所示；圓板42如圖5和圖6所示，圓板42的中心具有一個錐窩，該錐窩即用來容納并固定激光跟蹤儀的反射球，圓板42通過螺釘421固定安裝于方板基板41的梯形空腔內(nèi)，裝配結(jié)構(gòu)如圖2所示，圓板42的圓錐形槽內(nèi)固定有磁性元件，通過磁性元件吸附固定激光跟蹤儀的反射球5。

本例的覘標(biāo)支架，通過其基準(zhǔn)件將激光跟蹤儀的反射球吸附在覘標(biāo)支架上，可以采用激光跟蹤儀進(jìn)行基座高的測量，激光跟蹤儀具有準(zhǔn)確性好和精度高等優(yōu)點，因此，特別適用于超大基座高的測量。

本例采用的激光跟蹤儀為Leica公司的AT40X系列的激光跟蹤儀，該激光跟蹤儀能夠?qū)μ鞙y量，并且精度較高。使用時，在進(jìn)行隧道里面基準(zhǔn)點A到房頂基座高的量取時，將本例改裝后的覘標(biāo)支架安置在房頂?shù)幕希す飧檭x架設(shè)在隧道里面的基座點A正上方適合高度處，激光跟蹤儀調(diào)整水平后，此時激光跟蹤儀對準(zhǔn)正上方的房頂覘標(biāo)支架底部的0.875inch的反射球B，測量其坐標(biāo)(X_B，Y_B，Z_B)，同時，激光跟蹤儀對準(zhǔn)隧道里面另一基準(zhǔn)點C(X_C，Y_C，Z_C)，即可得出B與C之間的高差H_BC＝Z_B-Z_C。此時將跟蹤儀移到旁邊設(shè)站，測量A與C之間的高差H_AC＝Z_A-Z_C。最終，就可以得到B與A之間的高差H_BA＝H_BC-H_AC，即基座高。在測量基座高后，將本例的覘標(biāo)支架取下，安裝上儀器，如全站儀或GPS，由基座高加上全站儀或GPS的中心高度，即全站儀或GPS的儀器高。其中，每臺全站儀或GPS的中心高度，即儀器底板到儀器中心的距離，是一個固定常數(shù)，測量的基座高加上該固定常數(shù)即儀器高。

此外，利用本例的覘標(biāo)支架，配合激光跟蹤儀，還能檢驗投點對中的精度，激光跟蹤儀架設(shè)于隧道標(biāo)志點正上方適合高度處，激光跟蹤儀的反射球固定于覘標(biāo)支架上，若是完全對中，則在理想情況下激光跟蹤儀測得的反射球的平面坐標(biāo)在儀器水平坐標(biāo)系下應(yīng)為(0,0)，根據(jù)激光跟蹤儀獲取的反射球平面坐標(biāo)即可得到投點對中偏差。

需要說明的是，基座的投點對中是采用專用的投點儀來進(jìn)行的，對于短距離的投點對中，投點儀能保證很高的精度，但是對于超大距離的投點對中，這個需要操作人員具有較高的技巧，因此，采用用本例的覘標(biāo)支架配合激光跟蹤儀來檢核超大距離的投點對中情況。采用激光跟蹤儀來檢核超大距離的投點對中，有一個關(guān)鍵步驟就是，激光跟蹤儀架設(shè)在隧道的時候必須要保證架設(shè)在標(biāo)志的點上方，由于架設(shè)高度一般在1.5m左右，用投點儀就可以保證，即先用投點儀將基座對中，然后將投點儀從基座上取下，將激光跟蹤儀放在基座上，這樣就能保證激光跟蹤儀架設(shè)在隧道標(biāo)志的正上方了。

還需要說明的是，對于隧道里面的標(biāo)志點，需要將其投射到地面或房頂上進(jìn)行觀測，那么在地面或房頂架設(shè)儀器基座時，首要的是基座的中心要剛好鉛錘對中到隧道里面標(biāo)志點的中心，后續(xù)才量取基座高。如果房頂?shù)幕行你U錘向下不在隧道標(biāo)志點的中心，比如偏了1mm，那么在房頂?shù)膬x器觀測時，就包含有這1mm的固定誤差。而采用本例的覘標(biāo)支架配合激光跟蹤儀，一方面可以很好的對投點對中的精度進(jìn)行檢驗，減小甚至避免固定誤差，另一方面保障了基座高或儀器高測量的準(zhǔn)確性。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本申請所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本申請的具體實施只局限于這些說明。對于本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本申請的保護(hù)范圍。