专利名称：精密测量三维坐标的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量装置，特别是涉及一种精密测量三维坐标的装置。
背景技术：
在进行基础设施建设时，人工构造物整体的建造位置以及相应结构、部件的安装位置， 需要由精密测量来保证，并且测量的三维坐标(东坐标、北坐标、高程)必须与国家规定的 统一坐标系统相一致，这就需要以国家提供的大地控制网坐标点的坐标值为已知起算数据， 按施工需求，再将已知起算数据按测量学的基本原理传递到施工控制网坐标点上，使这些施 工控制网坐标点的坐标值与国家的基础坐标系统一起来。为方便施工，这些坐标点的标志被 安装在地面、混凝土墙体、桥墩、电线杆等固定的物体上。
要精确获得这些标志点的平面坐标(东坐标、北坐标)和高程值，需要用全站仪和配套 棱镜来测定这些标志点的平面坐标；用水准仪和水准尺来测定这些标志点的高程。这就要求 全站仪在任意方向都能观测到标志点上的棱镜，因此棱镜必须可以任意旋转、方便安装和拆 卸，并且棱镜任意旋转和反复安装后其测量中心始终保持不变，即多次拆卸和安装后重复测 量该标志点的平面坐标保持不变；另外，水准尺以铅垂状态竖立到该标志点上时，水准尺的 零位起算面要与该点的平面坐标的起算平面保持一致的几何关系，即所测得的水准高程就是 棱镜的测量中心的高程。
ZL97190034. 5公开了一种可以用于方向和距离测量的测量球，但这种测量球没有可以反 复拆卸安装的定位装置，没有测量高程的配套装置，且测量的距离短，无法满足野外精密施 工测量的需要。

实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能远距离测量、方便反复拆卸安装、并且能 测量水准高程的精密测量三维坐标的装置。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是精密测量三维坐标的装置，包括精密支 架和精密套筒，所述精密支架插入精密套筒内，在所述精密支架上安装有目标组。
本实用新型的有益效果是本实用新型采用一次性牢固埋设精密套筒，精密支架插入精 密套筒内可以任意次反复安装拆卸而保持位置不变；球棱镜放置在精密支架时，由于可以任意转动，因此可以对准任意方向的观测仪器进行测量，从而观测仪器的位置可根据需要非常 灵活地设定；目标组的拆卸和安装都极其方便，拆卸后只留下锚固在混凝土中的精密套筒， 非常安全可靠，避免了伸出在外的精密支架被施工扰动和破坏；利用球棱镜测量平面坐标， 利用与球棱镜半径相同的半球形水准尺垫来安放水准尺测量高程，分别测得的平面坐标与高 程就是钢球中心即棱镜反射中心点的三维坐标。本实用新型复位精度高而可靠，大大加快了 测量的速度和保证了测量结果的高质量。

图l是本实用新型的球棱镜的剖视图。 图2是本实用新型的球棱镜安装在精密支架上的剖视图。 图3是本实用新型的精密套筒的剖视图。 图4是本实用新型的半球型水准尺垫的剖视图。
图5是本实用新型的半球型水准尺垫与水准尺安装在精密支架上的剖视图。
具体实施方式

本实用新型的精密测量三维坐标的装置包括精密支架4和精密套筒8，所述精密支架4插 入精密套筒8内，在所述精密支架4上安装有目标组。
本实用新型的目标组分别是球棱镜、半球型水准尺垫3和水准尺7。 如图1所示，将钢球l的中间掏空，安装玻璃角棱镜2，从而形成本实用新型的球棱镜。 上述角棱镜2的光轴反射中心与钢球1的球心重合，且角棱镜2的主光轴就是安装角棱镜2 加工而成的圆柱孔的轴线，考虑到安装角棱镜2的开孔直径和球棱镜的自由转动范围，钢球l 的直径应大于40mm，使得球棱镜有足够的俯仰角度范围。钢球l外周上钻有安装调整螺钉的 小孔，能在精密光学仪器的监测下将玻璃角棱镜精确调整到位，然后，用厌氧性粘固膠填充 钢球l的内部空间，固定钢球1与玻璃角棱镜2的几何关系。 上述角棱镜2是角锥棱镜或角偶棱镜。
使用时，如图2所示，精密支架4为具有两种直径的圆柱形物体，在精密支架4上直径小 的一端设置有销轴6，在精密支架4上直径大的一端设置有通孔5，通孔5上部倒角，精密支架 4采用磁性材料制成。当球棱镜由于磁力被吸附在精密支架4上的通孔5上时，由于通孔5上部 倒角，通孔5上部形成了一条环形的球面与球棱镜表面紧密接触，球棱镜可以稳定地安装在 精密支架4上。
图3是本实用新型的精密套筒8的剖视图，精密套筒8为中空结构，内孔10上加工有滑槽9
使用时，精密支架4上直径小的一端插入精密套筒8内，内孔10上的滑槽9卡住精密支架4 上的销轴6，防止精密支架4滑动和转动，以保证精密支架4每次插入精密套筒8后位置不变。 图4为半球型水准尺垫3，其半径与钢球l的半径相同，半球型水准尺垫3采用磁性材料制成。
在进行平面坐标测量时，将精密套筒8锚固在地面、墙、桥墩、电线杆等固定物体内， 再将精密支架4插入精密套筒8内，将球棱镜吸附在精密支架4的通孔5上，球棱镜在精密支架 4的通孔5上可以任意转动，其球心位置不变，将球棱镜对准全站仪，利用全站仪得到该球心 的平面坐标。
在进行水准测量时，取下球棱镜，将半球型水准尺垫3吸附在水准尺7底部，再将半球型 水准尺垫3放置于精密支架4的通孔5处，水准尺7借助半球形水准尺垫3在通孔5内任意转动， 得以铅垂状态竖立在精密支架4上，如图5所示，半球形水准尺垫3的球心即是水准尺7的零位 起算面上，利用水准仪得到该球心的高程。上述两种测量方法得到的平面坐标和高程就是同 一球心的三维坐标。
权利要求1.精密测量三维坐标的装置，其特征在于包括精密支架(4)和精密套筒(8)，所述精密支架(4)插入精密套筒(8)内，在所述精密支架(4)上安装有目标组。
2.如权利要求l所述的精密测量三维坐标的装置，其特征在于所述 目标组分别是球棱镜、半球型水准尺垫(3)和水准尺(7)。
3.如权利要求2所述的精密测量三维坐标的装置，其特征在于所述球棱镜是安装在钢球(1)内的角锥棱镜或角偶棱镜，所述角锥棱镜或角偶棱镜的光轴反射 中心与钢球(1)的球心重合。
4.如权利要求3所述的精密测量三维坐标的装置，其特征在于所述 半球型水准尺垫(3)的半径与钢球(1)的半径相同。
5.如权利要求3所述的精密测量三维坐标的装置，其特征在于所述 钢球(1)的直径大于40mm。
6.如权利要求l所述的精密测量三维坐标的装置，其特征在于所述 精密支架(4)采用磁性材料制成。
7.如权利要求l所述的精密测量三维坐标的装置，其特征在于所述 精密支架(4)上设置有通孔(5)，所述通孔(5)上部倒角，所述目标组安装在所述通孔 (5)上。
8.如权利要求l所述的精密测量三维坐标的装置，其特征在于所述 精密套筒(8)为中空结构，内孔(10)上有滑槽(9)，所述滑槽(9)与所述精密支架(4 )上的销轴(6)配合。
9.如权利要求l所述的精密测量三维坐标的装置，其特征在于所述 半球型水准尺垫(3)采用磁性材料制成。
专利摘要本实用新型提供一种能远距离测量、方便反复拆卸安装、并且能测量水准高程的精密测量三维坐标的装置，包括精密支架和精密套筒，所述精密支架插入精密套筒内，在所述精密支架上安装有目标组。本实用新型采用一次性牢固埋设精密套筒，精密支架插入精密套筒内可以任意次反复安装拆卸而保持位置不变；目标组的拆卸和安装都极其方便，拆卸后只留下锚固在混凝土中的精密套筒；利用球棱镜测量平面坐标，利用与球棱镜半径相同的半球形水准尺垫来安放水准尺测量高程，分别测得的平面坐标与高程就是钢球中心即棱镜反射中心点的三维坐标。本实用新型复位精度高而可靠，大大加快了测量的速度和保证了测量结果的高质量。
文档编号G01B11/00GK201199155SQ20082030056
公开日2009年2月25日 申请日期2008年4月15日 优先权日2008年4月15日
发明者周敬勇, 姚云峰, 王立德, 陈心一 申请人:成都普罗米新科技有限责任公司