[发明专利]测量对中装置

说明书

技术领域

本发明属于精密工程测量领域中的测量仪器连接固定装置，特别是涉及精密对中 装置，适用于高速铁路、大坝监测等精密工程测量领域。尤其是在高速铁路施工中， 能替代路基、桥梁、隧道中所有基础平面控制网CPI、线路控制网CPII、轨道控制网 CPIII的所有测量标志，以及一、二等精密水准测量中的测量标志，并能通过简单的 安装，就可以解决GPS卫星定位系统、全站仪、经纬仪、测距仪、反射棱镜、测量 觇标和水准尺等测量设备的精密连接和对中置平问题。

背景技术

公知的测量仪器对中方式是利用垂球或光学对中器。顾及对中误差、设备连接及 制造误差等因素，所要求的仪器或棱镜几何中心或GPS天线相位中心的重复对中精 度在2~5mm。欲提高对中精度，就要用强制对中装置。在高速铁路工程中，为保证 轨道的高平顺性，不仅需要精度为厘米和毫米级的勘测、施工、运营三网一体的精密 控制网，还需要点间密度很大且精度为毫米和亚毫米级的轨道控制网。利用精密仪器 和常规对中方式可以解决精密控制网的测量问题，但要解决轨道控制网测量问题，以 及轨道控制网与精密控制网的联测问题，就必须采用强制对中装置。这又带来了新的 问题。公知的强制对中装置体积很大，安装十分复杂，制造和安装价格都很昂贵，难 以大量采用。高速铁路施工中，轨道控制网点数量庞大，且安装位置有限，限差要求 严格，采用公知的强制对中装置很不现实，为此，专门设计了一套通用型多功能精密 强制对中装置。

对比文件1（CN2044722U）公开了测量对中基座，其整个基座都要埋入混凝土 观测墩中，只不过是分两次埋设，其中，真正起到基座作用的部件是三槽对中板，保 护盖的作用是保护三槽对中板，中心螺栓的作用是固定保护盖，而其它部件则是为了 在埋设过程中确保三槽对中板的水平和定位。对比文件1的强制对中基座适用于对一 类特殊的精密测量仪器进行强制对中，这类精密测量仪器产于上世纪40~70年代，现 在已很少使用。架设仪器时，需要依靠仪器底部的三个锥形支脚来支撑。如果将仪器 的三个锥形支脚放置到三槽对中板的三个“V”型槽中，则仪器中心将被强制固定到 三个“V”型槽交点的正上方，达到强制对中的目的，它只能对三爪式底座的特种测 量仪器进行强制对中和置平，而且造价高，底座埋设非常麻烦，要占用被测介质的部 分空间，容易侵占设计限界。

对比文件2（CN101398303A）公开了强制归心装置，其作用是在诸如用精密钢 尺测量距离时，保证嵌合圆柱（对比文件2说明书附图2中2所指的“连接螺栓”的 下端，也即对比文件2说明书第2页13~14行所述“将连接螺栓2光的一头插入归心 板1的中心孔内”）插入归心板后，能保证连接在连接螺栓2上的观察仪（一种钢尺 量距的读数装置）重复安装精度。嵌合圆柱的实质是：用钢尺测量距离时，嵌合圆柱 相当于钢尺一端的基准点。强制归心装置的作用是：用钢尺测量距时，保证钢尺端部 的基准位置不变。其次：强制归心板1的作用仅仅是起到对连接螺栓2的嵌合作用， 并不能固定测量设备。绝大部分测量设备（如全站仪、经纬仪、水准仪、GPS卫星定 位系统、红外测距仪等），在测量时要求仪器必需固定，否则在测量过程中，操作人 员在旋转仪器照准部时，会因仪器不固定而带动仪器自身转动，无法完成测量。由于 “归心板1的中心孔”和“连接螺栓2光的一头”存在间隙（没有间隙就无法插入）， 不能固定测量设备，因此，这种装置不适用于其他测量设备，而只能用于钢尺量距， 且归心精度不高（0.1mm）。尽管对比文件2（CN101398303A）说明书第1页第11~12 行中说“本发明的目的是研制一种能使全站仪和觇牌的对中精度达到0.2mm要求的 强制归心板及埋设方法”，但这种归心板是不能单独用于全站仪和觇牌测量的。在测 量过程中，还必须有专门的固定装置来固定仪器。归心装置的目的是为测量仪器提供 一个基准点，对比文件2（CN101398303A）所述的归心板是通过钢筋焊接在观测墩 上，再灌注混凝土来埋设，其水平度是无法保证的，因此也不能提供精确的铅直基准。 即便是测量仪器的基座的归心精度能达到0.1mm，因不能保证归心板精确水平，所以 仪器的测量基准（如全站仪的三轴交点）的对中精度并不高，误差可达3~5mm。

对比文件3（CN201177506Y）仅仅是一种用于边角交会法控制测量目标的强制 对中装置，不能用于对测量仪器的强制对中和固定作用。

发明内容