[发明专利]一种垂线坐标仪的现场标定装置

说明书

本发明提供了一种垂线坐标仪的现场标定装置，该现场标定装置包括：直线滑台机构、游标卡尺机构、测杆机构和旋转调平固定基座。应用本发明可以在不拆卸原垂线坐标仪的情况下，通过一次安装即可完成对垂线坐标仪的两个测量轴的现场标定，并可同时对垂线坐标仪的XY平面的水平性以及垂线坐标仪的XY轴是否正交进行检测，以确保标定数据的准确性，并可通过弃用垂线坐标仪的垂线而改用测杆机构的方式来提高工作效率。

技术领域

本申请涉及土木工程监测技术领域，尤其涉及一种垂线坐标仪的现场标定装置。

背景技术

垂线坐标仪是用于垂线观测的一种高精密的新型智能仪器，其可通过正垂或者倒垂装置来实现双向水平位移自动测量，常用于水电站大坝、高层建筑、桥梁、核电站安全壳的变形测量。垂线坐标仪根据工作原理的不同，分为电容式和光电式；其中，当前常用的主要是光电式(CCD)垂线坐标仪。

光电式(CCD)垂线坐标仪是采用CCD器件实现的一种非接触式自动化位移测量设备，能够测量垂线在平面内的X、Y两个方向的位移，在两个方向上的测量原理相同，测量电路相互独立、互不干扰。当一束光照向垂线及CCD时，垂线在CCD上产生一个投影，CCD的像元将光强转换成电荷量存储。CCD驱动器产生相应逻辑时序将电荷信息输出，移出信号经过整形处理后，得到垂线的坐标，据此计算出测点的位移值，计算结果可以经通信接口发送到检测计算机或其他外接设备。

针对光电式CCD垂线坐标仪，目前我国仅有行业标准《光电式(CCD)垂线坐标仪》(DL/T 1061-2007)。该标准对光电式CCD垂线坐标仪进行了准确定义，明确相关技术要求，试验方法、检验规则和标志、包装、运输、贮存等。但是，现有标准中仅对垂线坐标仪的出厂标定方法进行了明确规定，但并无光电式CCD垂线坐标仪投入使用后的在线标定方法，其出厂标定方法对于设备投入使用后的在线校准并不适用。根据国家有关计量法的要求，对于工作量器具，使用单位应当自行定期检定或者送其他计量检定机构检定。对于上述的垂线坐标仪，随着重要工程结构在线监测的应用，设备一旦安装就位就无法拆卸或者拆卸后重新安装就会造成初始偏离。因此，如何确保这些设备在长期使用过程中工作正常、长期稳定性能得到有效检验，如果对这些设备进行在线标定，是本领域中的一个亟待解决的技术问题。

当前，国内量器具除出厂的标定和使用过程中周期性离线标定外，设备在线标定技术需求当务之急。例如，核电站安全壳结构筒体变形所涉及的垂线坐标仪属于长期监测的状态，其设备无法通过离线获得有效的校验，国内相关计量检定/校准法规也未对此进行规定。

垂线坐标仪的基本结构组成为：在相互正交的X、Y两个方向上，分别装有相同结构的位移测量系统。当垂线坐标仪工作时，X、Y轴的位移测量系统分别测量各自方向的位移，然后根据直角坐标系来计算垂线的具体位置。因此，垂线坐标仪的校准是一套系统的方法，既要校准每个轴测量的准确性，同时还要校准X、Y两轴是否正交。另外，在现场情况下，还要验证垂线坐标仪的XY测量平面是否水平。只有这样才能保证最终测量值的准确性。

因此，在现场情况下对垂线坐标仪进行校准时，第一步都是调节校准平面水平；第二步是将校准装置沿垂线坐标仪的被校轴(例如，X轴)方向移动，然后观测垂线坐标仪在另外一个轴向(例如，Y轴方向)的数据示值的变化。如果Y轴方向的示值基本不变化，则认为该校准装置的校准轴与垂线坐标仪的被校轴X平行；第三步就是按照一定的步距校准被校轴是否准确。

然而，现有技术中的各种标定装置，都存在着如下的一些缺陷和不足：