專利名稱：強制對中觀測墩用高度測量延伸臂裝置及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種強制對中觀測墩用高度測量延伸臂裝置及其制作方法。
背景技術：
在工程測量中，強制對中觀測墩是測量高度需要用到的重要工具之一，強制對中觀測墩由觀測墩墩體及其頂部的觀測墩強制對中桿構成，觀測墩強制對中桿具有肩部平面和位于肩部平面上的用以螺接架設相關儀器的頂部螺栓。然而在需要高精度高程數(shù)據(jù)的測量作業(yè)中，需要將觀測墩地面水準標志的高程測量傳遞到觀測墩強制對中桿肩部平面所在的高度上去，從而就觀測墩強制對中桿肩部平面即觀測墩頂部架設儀器的相位中心的高度平面測設高精度的高程數(shù)據(jù)，然而由于觀測墩自身的結構特點所決定，使用水準測量不能直接測量到達觀測墩強制對中桿肩部平面，鋼尺和手持測距儀也不能夠垂直測量到，故此 對于ー些大型或重要設施，如高樓、墩塔、體育場館等的空中關鍵部位，無法測設到比三角高程測量方法更加準確的二等水準精度以上的高程數(shù)據(jù)，于是使用延伸臂裝置使觀測墩強制對中桿肩部平面延伸出來進行測量成為必要的選擇。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供ー種結構簡單，方便測量高精度高程數(shù)據(jù)的強制對中觀測墩用高度測量延伸臂裝置及其制作方法。為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案來實現(xiàn)的本發(fā)明提供了一種強制對中觀測墩用高度測量延伸臂裝置，其中，包括主臂橫梁，所述主臂橫梁為具有上梁面、下梁面、前梁面、后梁面以及左端面和右端面的長方體，所述下梁面上設有用以供觀測墩強制對中桿頂部螺栓垂直置入后擔架所述下梁面于觀測墩強制對中桿肩部平面上的中心固定螺孔，所述中心固定螺孔透穿所述上梁面和下梁面。作為優(yōu)選，所述前梁面和后梁面均固接有側面固定板，所述左端面和右端面上均抵接有端面固定板，所述側面固定板的長度等于所述主臂橫梁的長度，所述側面固定板的寬度大于所述主臂橫梁的高度，所述端面固定板的長度大于所述主臂橫梁的寬度，所述端面固定板的寬度等于所述側面固定板的寬度，所述端面固定板的一寬度邊固接位于所述前梁面外側的所述側面固定板的端部位置上，所述端面固定板的另ー寬度邊固接位于所述后梁面外側的所述側面固定板的端部位置上，兩塊所述側面固定板和兩塊所述端面固定板圍攏所述主臂橫梁為整體成上下兩個背向的無蓋箱體狀，兩塊所述側面固定板于所述上梁面上方或下梁面下方相互對應的位置間固接有加固板，所述下梁面和上梁面均于所述中心固定螺孔周緣具有內陷的凹腔，所述凹腔內具有用以支抵于觀測墩強制對中桿肩部平面的梁壩，所述梁壩將所述凹腔區(qū)隔為兩個對稱的凹槽，所述側面固定板于左段外側板面或右段外側板面上固接有內螺紋套筒，位于所述前梁面外側的所述側面固定板所固接的內螺紋套筒與位于所述后梁面外側的所述側面固定板所固接的內螺紋套筒的位置相互對應，且所述內螺紋套筒與所述中心固定螺孔軸向平行，所述內螺紋套筒內螺接有用以以觀測墩強制對中桿為主支點配合調控所述主臂橫梁水平程度的調節(jié)螺栓。作為優(yōu)選，所述調節(jié)螺栓包括具有外螺紋適配與所述內螺紋套筒螺接的中段螺桿和連接于所述中段螺桿兩端的栓桿，所述栓桿包括圓錐以及連接于所述圓錐和中段螺桿間的圓桿，所述圓錐的直徑和圓桿的直徑相同，所述中段螺桿的直徑大于所述圓桿的直徑，連接于所述中段螺桿一端的所述栓桿上固接有調節(jié)手輪。作為優(yōu)選，所述主臂橫梁、側面固定板、端面固定板、加固板、梁壩、內螺紋套筒和調節(jié)螺栓均為金屬材質，所述側面固定板上開有窗ロ，所述固接均為焊接。本發(fā)明還提供了一種強制對中觀測墩用高度測量延伸臂裝置的制作方法，其中，包括如下步驟步驟(I)制作和整平主臂橫梁，具體為提供一根具有上梁面、下梁面、前梁面、后梁面以及左端面和右端面的長方體作為主臂橫梁，并在所述主臂橫梁上加工出一個透穿所述上梁面和下梁面中心的用以供觀測墩強制對中桿頂部螺栓垂直置入后擔架所述長方體 于觀測墩強制對中桿肩部平面上的中心固定螺孔，再利用鉗エ水平儀對所述主臂橫梁的上梁面和下梁面進行精細整平。步驟(2)提供并加工框架板材，具體為提供與所述主臂橫梁等長、且寬度大于所述主臂橫梁高度的側面固定板兩塊，并在所述側面固定板上開出窗ロ，提供與所述側面固定板等寬、且長度為所述主臂橫梁的寬度與兩塊所述側面固定板的厚度之和的端面固定板兩塊，提供與所述端面固定板等厚且等長的加固板四條，提供內螺紋套筒四支并提供與所述內螺紋套筒適配螺接的調節(jié)螺栓兩支。步驟(3)焊接側面固定板，通過夾具夾持所述主臂橫梁的上梁面和下梁面從而將所述主臂橫梁夾固，然后用電焊工具通過所述窗ロ將ー塊所述側面固定板焊接在所述主臂橫梁的前梁面上，將另ー塊所述側面固定板焊接在所述主臂橫梁的后梁面上，焊接后，所述主臂橫梁和兩塊所述側面固定板整體的縱截面概略呈“H”型。步驟(4) 二次整平主臂橫梁，將主臂橫梁從夾具中釋放取下，利用鉗エ水平儀對所述主臂橫梁的上梁面和下梁面再次進行精細整平，然后用磨床對主臂橫梁的上梁面和下梁面進行平直度控制在O. I毫米以內，平行度控制在O. 15毫米以內的精細磨削。步驟(5)銑制凹槽，將所述主臂橫梁固定于銑床，用銑床在所述主臂橫梁的上梁面和下梁面上對中心固定螺孔周緣進行加工，具體為在中心固定螺孔左右兩側分別銑制凹槽，并在兩個凹槽之間留下一道由中心固定螺孔分隔成兩截的梁壩。步驟出)固定銑制凹槽，通過夾具夾持所述主臂橫梁的上梁面和下梁面從而再次將所述主臂橫梁夾固。步驟(7)焊接端面固定板、加固板和內螺紋套筒，將所述端面固定板焊接到兩塊所述側面固定板相互對應的端部間，具體為使兩塊所述側面固定板相互對應的左端端部間和右端端部間均焊接有一塊所述端面固定板，且位于左側的所述端面固定板與所述主臂橫梁的左端面抵接，位于右側的所述端面固定板與所述主臂橫梁的右端面抵接，兩塊所述側面固定板和兩塊所述端面固定板圍攏所述主臂橫梁為整體成上下兩個背向的無蓋箱體狀，將所述加固板焊接到兩塊所述側面固定板中段相互對應的位置間，具體為使兩塊所述側面固定板于所述上梁面上方和下梁面下方相互對應的左段和右段位置間均焊接有一塊所述加固板，將所述內螺紋套筒以與所述中心固定螺孔軸向平行的角度焊接到所述側面固定板的外側板面上，具體為使所述側面固定板的左段外側板面和右段外側板面上均焊接有一支內螺紋套筒，且位于所述前梁面外側的所述側面固定板所焊接的內螺紋套筒與位于所述后梁面外側的所述側面固定板所焊接的內螺紋套筒的位置是相互對應的。作為優(yōu)選，所述主臂橫梁的長為900毫米、高為10毫米、寬為80毫米，所述側面固定板的長為900毫米、厚為8毫米、寬為40毫米,所述端面固定板的長為96毫米、寬為40毫米、厚為4毫米，所述加固板的長為96毫米、寬為25毫米、厚為4毫米，所述凹槽的槽深為I. 5毫米，所述梁壩的寬度為3毫米，所述內螺紋套筒的內徑為12毫米、外徑為22毫米、長度為40毫米、內螺紋的螺距為O. 75毫米，所述調節(jié)螺栓包括具有外螺紋適配與所述內螺紋套筒螺接的中段螺桿和連接于所述中段螺桿兩端的栓桿，所述栓桿包括圓錐以及連接于所述圓錐和中段螺桿間的圓桿，所述圓錐的直徑和圓桿的直徑相同，所述中段螺桿的直徑大于所述圓桿的直徑，連接于所述中段螺桿一端的所述栓桿上固接有調節(jié)手輪，所述調節(jié)螺栓的總長為168毫米，所述圓錐的下直徑為I毫米、上直徑為10毫米、長為9毫米的，所述圓桿的直徑為10毫米、長為46毫米，所述中段螺桿的外徑為12毫米、長為60毫米、螺距為O. 75毫米，所述調節(jié)手輪的外徑為30毫米、內徑為10毫米、厚度為6毫米、距離所在側端部29毫米，所述內螺紋套筒焊接于所述側面固定板的位置距離所述中心固定螺孔中心的距離 為227. 8毫米。作為優(yōu)選，步驟(2)中在所述側面固定板上開出窗ロ為每隔60毫米開ー個長60毫米、寬16毫米的孔，具體為每塊所述側面固定板上開有7個孔。作為優(yōu)選，所述主臂橫梁的材質為高強度的汽車彈簧鋼。作為優(yōu)選，還包括步驟(8)和步驟(9)所述步驟(8)為對主臂橫梁進行烤漆或噴漆，所述步驟(9)為在所述主臂橫梁上標繪標尺刻度。由上述技術方案可知，本發(fā)明的有益效果是相比現(xiàn)有技術，本發(fā)明結構簡單，其應用于強制對中觀測墩上進行高度測量時，便于測得二等水準精度以上的高精度高程數(shù)據(jù)。具體應用中，將觀測墩強制對中桿頂部螺栓垂直置入主臂橫梁的中心固定螺孔內，使主臂橫梁的下梁面擔架在觀測墩強制對中桿的肩部平面上，主臂橫梁的外段此時即會延伸至觀測墩邊緣外的地面可以垂直測量到的位置上，由于強制對中桿肩部平面即為觀測墩頂部架設儀器的相位中心的高度平面，而主臂橫梁的下梁面與強制對中桿肩部平面可以視為處于同一平面上，故此，測量出主臂橫梁伸出觀測墩邊緣外的下梁面至觀測墩地面水準標志間的高程即是完成了將觀測墩地面水準標志的高程測量傳遞到觀測墩強制對中桿肩部平面所在的高度上去的工作，也即為測得了觀測墩強制對中桿肩部平面也就是觀測墩頂部架設儀器的相位中心的高度平面的高程，在對伸出到觀測墩邊緣外的下梁面至觀測墩地面水準標志間的高度進行垂直測量時，可以使用鋼尺，在需要二等水準精度以上的高精度高程數(shù)據(jù)的測量作業(yè)中，也可以使用精度較高的手持式激光測距儀或其他測量工具。


圖I為本發(fā)明的結構示意圖。圖2為用于架設本發(fā)明的強制對中觀測墩的結構示意圖。圖3為本發(fā)明架設于強制對中觀測墩上的使用狀態(tài)示意圖。
圖4為本發(fā)明中主臂橫梁的局部結構示意圖，其示意了中心固定螺孔周緣梁壩和凹槽結構。
具體實施例方式為了使本領域技術人員能更進一歩了解本發(fā)明的特征及技術內容，請參閱以下有關本發(fā)明的詳細說明與附圖。請參閱圖I至圖4所示，本發(fā)明提供了一種強制對中觀測墩用高度測量延伸臂裝置，其中，包括主臂橫梁1，所述主臂橫梁為具有上梁面、下梁面、前梁面、后梁面以及左端面和右端面的長方體，所述下梁面上設有用以供觀測墩強制對中桿2頂部螺栓3垂直置入后擔架所述下梁面于觀測墩強制對中桿肩部平面4上的中心固定螺孔5，所述中心固定螺 孔透穿所述上梁面和下梁面，所述前梁面和后梁面均固接有側面固定板7，所述左端面和右端面上均抵接有端面固定板13，所述側面固定板的長度等于所述主臂橫梁的長度，所述側面固定板的寬度大于所述主臂橫梁的高度，所述端面固定板的長度大于所述主臂橫梁的寬度，所述端面固定板的寬度等于所述側面固定板的寬度，所述端面固定板的一寬度邊固接位于所述前梁面外側的所述側面固定板的端部位置上，所述端面固定板的另ー寬度邊固接位于所述后梁面外側的所述側面固定板的端部位置上，兩塊所述側面固定板和兩塊所述端面固定板圍攏所述主臂橫梁為整體成上下兩個背向的無蓋箱體狀，兩塊所述側面固定板于所述上梁面上方或下梁面下方相互對應的位置間固接有加固板12，所述下梁面和上梁面均于所述中心固定螺孔周緣具有內陷的凹腔，所述凹腔內具有用以支抵于觀測墩強制對中桿肩部平面的梁壩8，所述梁壩將所述凹腔區(qū)隔為兩個對稱的凹槽9，所述側面固定板于左段外側板面或右段外側板面上固接有內螺紋套筒10，位于所述前梁面外側的所述側面固定板所固接的內螺紋套筒與位于所述后梁面外側的所述側面固定板所固接的內螺紋套筒的位置相互對應，且所述內螺紋套筒與所述中心固定螺孔軸向平行，所述內螺紋套筒內螺接有用以以觀測墩強制對中桿為主支點配合調控所述主臂橫梁水平程度的調節(jié)螺栓11，所述調節(jié)螺栓包括具有外螺紋適配與所述內螺紋套筒螺接的中段螺桿15和連接于所述中段螺桿兩端的栓桿，所述栓桿包括圓錐16以及連接于所述圓錐和中段螺桿間的圓桿17，所述圓錐的直徑和圓桿的直徑相同，所述中段螺桿的直徑大于所述圓桿的直徑，連接于所述中段螺桿ー端的所述栓桿上固接有調節(jié)手輪18，所述主臂橫梁、側面固定板、端面固定板、加固板、梁壩、內螺紋套筒和調節(jié)螺栓均為金屬材質，所述側面固定板上開有窗ロ 14，所述固接均為焊接。本發(fā)明還提供了一種強制對中觀測墩用高度測量延伸臂裝置的制作方法，其中，包括如下步驟步驟(I)制作和整平主臂橫梁，具體為提供一根具有上梁面、下梁面、前梁面、后梁面以及左端面和右端面的長方體作為主臂橫梁，并在所述主臂橫梁上加工出一個透穿所述上梁面和下梁面中心的用以供觀測墩強制對中桿頂部螺栓垂直置入后擔架所述長方體于觀測墩強制對中桿肩部平面上的中心固定螺孔，再利用鉗エ水平儀對所述主臂橫梁的上梁面和下梁面進行精細整平。步驟(2)提供并加工框架板材，具體為提供與所述主臂橫梁等長、且寬度大于所述主臂橫梁高度的側面固定板兩塊，并在所述側面固定板上開出窗ロ，提供與所述側面固定板等寬、且長度為所述主臂橫梁的寬度與兩塊所述側面固定板的厚度之和的端面固定板兩塊，提供與所述端面固定板等厚且等長的加固板四條，提供內螺紋套筒四支并提供與所述內螺紋套筒適配螺接的調節(jié)螺栓兩支。步驟(3)焊接側面固定板，通過夾具夾持所述主臂橫梁的上梁面和下梁面從而將所述主臂橫梁夾固，然后用電焊工具通過所述窗ロ將ー塊所述側面固定板焊接在所述主臂橫梁的前梁面上，將另ー塊所述側面固定板焊接在所述主臂橫梁的后梁面上，焊接后，所述主臂橫梁和兩塊所述側面固定板整體的縱截面概略呈“H”型。步驟(4) 二次整平主臂橫梁，將主臂橫梁從夾具中釋放取下，利用鉗エ水平儀對所述主臂橫梁的上梁面和下梁面再次進行精細整平，然后用磨床對主臂橫梁的上梁面和下梁面進行平直度控制在O. I毫米以內，平行度控制在O. 15毫米以內的精細磨削。步驟(5)銑制凹槽，將所述主臂橫梁固定于銑床，用銑床在所述主臂橫梁的上梁面和下梁面上對中心固定螺孔周緣進行加工，具體為在中心固定螺孔左右兩側分別銑制凹 槽，并在兩個凹槽之間留下一道由中心固定螺孔分隔成兩截的梁壩。步驟出)固定銑制凹槽，通過夾具夾持所述主臂橫梁的上梁面和下梁面從而再次將所述主臂橫梁夾固。步驟(7)焊接端面固定板、加固板和內螺紋套筒，將所述端面固定板焊接到兩塊所述側面固定板相互對應的端部間，具體為使兩塊所述側面固定板相互對應的左端端部間和右端端部間均焊接有一塊所述端面固定板，且位于左側的所述端面固定板與所述主臂橫 梁的左端面抵接，位于右側的所述端面固定板與所述主臂橫梁的右端面抵接，兩塊所述側面固定板和兩塊所述端面固定板圍攏所述主臂橫梁為整體成上下兩個背向的無蓋箱體狀，將所述加固板焊接到兩塊所述側面固定板中段相互對應的位置間，具體為使兩塊所述側面固定板于所述上梁面上方和下梁面下方相互對應的左段和右段位置間均焊接有一塊所述加固板，將所述內螺紋套筒以與所述中心固定螺孔軸向平行的角度焊接到所述側面固定板的外側板面上，具體為使所述側面固定板的左段外側板面和右段外側板面上均焊接有一支內螺紋套筒，且位于所述前梁面外側的所述側面固定板所焊接的內螺紋套筒與位于所述后梁面外側的所述側面固定板所焊接的內螺紋套筒的位置是相互對應的。本制作方法通過對窗ロ的設置，使得焊接過程更加輕松，而且能保證主臂橫梁的上、下梁面的平整度，并且通過將端面固定板直接焊接于所述側面固定板上，而非直接焊接于主臂橫梁的端面上，不僅使得焊接更加方便，而且同樣不會破壞上、下梁面的平整度。本發(fā)明通過在步驟(3)之后對上、下梁面進行精細磨削，使得上下兩個梁面的平直度控制在O. I毫米以內、平行度控制在O. 15毫米以內，極大的提高了主臂橫梁的上、下梁面的平整度，有效緩解了之前步驟給上下梁面帶來的變形影響，從而為步驟(5)中銑制凹槽的程序提供了精密水平度的操作平面，使得凹槽和梁壩位于精準的位置，從而大大提高了產(chǎn)品的合格率，將此步驟設于步驟(3)之后、步驟(5)之前，能極大的提高產(chǎn)品的合格率，現(xiàn)有技術中通常都只是在材料板的準備過程中對其平整度進行整平操作，在后繼過程中通常不再進行此類操作，導致成品合格率較低、產(chǎn)品質量較差。本發(fā)明同時通過在銑制凹槽的過程中在兩個凹槽之間留下一道由中心固定螺孔分隔成兩截的梁壩，較先行制作凹槽、再在其間焊接梁壩的方法，不僅加工更加容易、省エ省時，而且成本更低，結構更加穩(wěn)定、牢固性更強，而且，無任何焊接點，更加有效的保證了測量時的水平精密度，有效降低測量時的誤差率。
所述主臂橫梁的長為900毫米、高為10毫米、寬為80毫米，所述側面固定板的長為900毫米、厚為8毫米、寬為40毫米,所述端面固定板的長為96毫米、寬為40毫米、厚為4毫米，所述加固板的長為96毫米、寬為25毫米、厚為4毫米，所述凹槽的槽深為I. 5毫米，所述梁壩的寬度為3毫米，所述內螺紋套筒的內徑為12毫米、外徑為22毫米、長度為40毫米、內螺紋的螺距為O. 75毫米，所述調節(jié)螺栓包括具有外螺紋適配與所述內螺紋套筒螺接的中段螺桿和連接于所述中段螺桿兩端的栓桿，所述栓桿包括圓錐以及連接于所述圓錐和中段螺桿間的圓桿，所述圓錐的直徑和圓桿的直徑相同，所述中段螺桿的直徑大于所述圓桿的直徑，連接于所述中段螺桿一端的所述栓桿上固接有調節(jié)手輪，所述調節(jié)螺栓的總長為168毫米，所述圓錐的下直徑為I毫米、上直徑為10毫米、長為9毫米的，所述圓桿的直徑為10暈米、長為46暈米，所述中段螺桿的外徑為12暈米、長為60暈米、螺距為O. 75暈米，所述調節(jié)手輪的外徑為30毫米、內徑為10毫米、厚度為6毫米、距離所在側端部29毫米，所述內螺紋套筒焊接于所述側面固定板的位置距離所述中心固定螺孔中心的距離為227. 8毫米。當采用上述參數(shù)時，制成的產(chǎn)品精密度更高，使用中受風カ等外部環(huán)境的影響更 小，而且，牢固性更強。經(jīng)多次實驗驗證，其較采用其他參數(shù)制成的產(chǎn)品的精密度能提高5%至20%，并且廣泛適用于現(xiàn)有主流尺寸的觀測墩，架設于觀測墩后，穩(wěn)固性更強。步驟⑵中在所述側面固定板上開出窗ロ為姆隔60暈米開一個長60暈米、寬16毫米的窗ロ，具體為每塊所述側面固定板上開有7個窗ロ，所述主臂橫梁的材質為高強度的汽車彈簧鋼，還包括步驟(8)和步驟(9)所述步驟(8)為對主臂橫梁進行烤漆或噴漆，所述步驟(9)為在所述主臂橫梁上標繪標尺刻度，更便于手持儀器進行測量，設計非常人性化。本發(fā)明結構簡單，其應用于強制對中觀測墩19上進行高度測量時，便于測得二等水準精度以上的高精度高程數(shù)據(jù)。具體應用中，將觀測墩強制對中桿頂部螺栓垂直置入主臂橫梁的中心固定螺孔內，使主臂橫梁的下梁面擔架在觀測墩強制對中桿的肩部平面上，主臂橫梁的外段此時即會延伸至觀測墩邊緣外的地面可以垂直測量到的位置上，由于強制對中桿肩部平面即為觀測墩頂部架設儀器的相位中心的高度平面，而主臂橫梁的下梁面與強制對中桿肩部平面可以視為處于同一平面上，故此，測量出主臂橫梁伸出觀測墩邊緣外的下梁面至觀測墩地面水準標志間的高程即是完成了將觀測墩地面水準標志的高程測量傳遞到觀測墩強制對中桿肩部平面所在的高度上去的工作，也即為測得了觀測墩強制對中桿肩部平面也就是觀測墩頂部架設儀器的相位中心的高度平面的高程，在對伸出到觀測墩邊緣外的下梁面至觀測墩地面水準標志間的高度進行垂直測量時，可以使用鋼尺，在需要二等水準精度以上的高精度高程數(shù)據(jù)的測量作業(yè)中，也可以使用精度較高的手持式激光測距儀或其他測量工具。在本發(fā)明中，通過將主臂橫梁設置為長方體，并且通過將中心固定螺孔設置為透穿所述上梁面和下梁面的結構，使本發(fā)明能夠支持下梁面和上梁面進行位置翻轉的雙面應用，操作更靈活，使用更簡単。同時，在架設于觀測墩強制對中桿上的過程中，觀測墩強制對中桿頂部螺栓可以由下梁面置入并穿出上梁面，此時可以在穿出上梁面的觀測墩強制對中桿頂部螺栓上螺接螺帽6進行緊固。在本發(fā)明中，側面固定板的作用主要是保護主臂橫梁在使用過程中不會因前、后側面遭受碰撞等原因而輕易發(fā)生變形，影響上、下梁面的平整度。在本發(fā)明中，用于架設本發(fā)明的強制對中觀測墩由觀測墩墩體及其頂部的觀測墩強制對中桿構成，觀測墩強制對中桿是ー個預制構件，通常是在觀測墩制作安裝的過程中用水泥鑲嵌上的，很難保證該預制構件的肩部平面即觀測墩強制對中桿肩部平面的嚴格水平，架設本發(fā)明時，觀測墩強制對中桿肩部平面往往會側面頂起直接擔架于其上的本發(fā)明的下梁面，致使測量時會產(chǎn)生誤差，故此，通過對凹槽、梁壩、內螺紋套筒和調節(jié)螺栓的設置，在實際應用中，以觀測墩強制對中桿做為一端支撐固定點，用兩個調節(jié)螺栓做為另外兩個支撐點支撐在觀測墩墩體的上墩面上，在鉗エ水平儀的控制下旋擰調節(jié)螺栓進而控制梁壩在觀測墩強制對中桿肩部平面上進行翹起和下壓，從而實現(xiàn)對主臂橫梁水平程度的微調，這樣既保證了本發(fā)明下梁面相應的強度，又能使梁壩與強制對中桿貼合，減少一定的誤差。在本發(fā)明中，加固板可以在主臂橫梁左段、右段或左右兩段的上方、下方或上下方同時設置，其起到的作用是強化緊固兩塊側面固定板進而防止主臂橫梁因受到外力導致上、下梁面變形，同時，加固板還可以當做提拿本發(fā)明的握持把手，設計巧妙，非常實用。 在本發(fā)明中，端面固定板的作用是在左、右兩個方向上對主臂橫梁起到緊固和防護的作用，防止其因左、右兩端遭受碰撞等原因而輕易發(fā)生變形，影響上、下梁面的平整度。在本發(fā)明中，兩塊端面固定板和兩塊側面固定板圍攏主臂橫梁使本發(fā)明整體成上下兩個背向的無蓋箱體狀，便于在主臂橫梁上放置鉗エ水平儀等物品，避免儀器從高空墜落發(fā)生危險，提升應用安全性。在本發(fā)明中，在將兩塊側面固定板往主臂橫梁上焊接時，為了減少主臂橫梁變形，不在主臂橫梁的上下進行焊接，而是在側面固定板上開設窗ロ，從前后露出主臂橫梁，然后在前后梁面上進行焊接，減少焊接高溫對于主臂橫梁上下梁面的變形影響，同時也能減輕側面固定板和本發(fā)明整體的重量。在本發(fā)明中，中段螺桿設置于調節(jié)螺栓的中段，方便本發(fā)明在翻轉使用的情況下對栓桿進行旋擰，同時，兩端圓錐設置的作用在于使調節(jié)螺栓支抵于觀測墩墩體的支抵面較小，從而使人們在旋擰調節(jié)螺栓時本發(fā)明的晃動不致顯著，便于主臂橫梁水平程度調整工作的快速和準確。在本發(fā)明中，調節(jié)手輪的設置可以極大方便人們對調節(jié)螺栓進行旋擰。利用本發(fā)明產(chǎn)品進行高度測量，操作容易，方法簡單、且測得數(shù)據(jù)高度精準，具有極高的應用價值，具體如下一，整平時選用高精度的鉗エ水平儀作為整平工具，并在鉗エ工作臺上進行校正，其橫向整平誤差為30"(每格0.145mm/m)，縱向即主軸方向的整平誤差為4.1"(每格0.02mm/m)，相比一般測量儀器使用30"管水準氣泡可以得到更高的整平精度。ニ,選用較高精度的手持激光測距儀(Leica Disto_D5,10米內誤差小于Imm)。三，測量方法，第一、首先使用垂球確定地面的水準標志相對于中心位置的方向(在觀測墩上做上標記)以及水準標志在主臂橫梁的垂直投影位置(記錄紙上填寫)；第ニ、調節(jié)兩個調節(jié)螺栓(與中心位置的強制對中桿共同形成三個支點)使主臂橫梁即量測平面達到水平，強制對中桿肩部就與進行量測的主臂橫梁的下梁面在同一高度上；第三、在下面的水準標志上使用手持激光測距儀，進行垂直量測，得到的距離值就是所要的結果。
四，重復量測，第一、為了減少主臂橫梁變形對于結果的影響，也為了提高量測精度，將本發(fā)明產(chǎn)品翻身，主臂橫梁兩個面顛倒再量測一次，兩次各量取4個距離值，取全部8個觀測值的平均數(shù)作為量測的結果，該正反面量測方法就好像儀器觀測的盤左盤右方法一樣，可以最大限度減少本發(fā)明產(chǎn)品變形對于量測結果的影響。第二、從更進一步地提高量測精度考慮，對于同一個水準標志可以考慮使用本發(fā)明產(chǎn)品的另一端顛倒兩個面再次量測各取4個距離值，取四個面的總平均值作為最后的量測結果，將更加準確可靠。經(jīng)過實踐，一個觀測墩四個水準標志每個點正反面量測兩次，每次測量四個值，正反兩個面的8個觀測數(shù)作為ー組觀測值，四個水準標志總費時約25分鐘，而且，該方法是直 接得到量測結果，比對及平均值也是一目了然，沒有類似三角高程的很多數(shù)據(jù)限差檢校以及后續(xù)的計算。五，成果使用，制作和應用本發(fā)明產(chǎn)品的目的是獲取觀測墩頂部的水準高程，所以要將本發(fā)明產(chǎn)品量測的結果依照觀測值單位權中誤差歸化并納入水準網(wǎng)絡進行整體平差。我們將頂部位置作為水準網(wǎng)結點對待，觀測墩四個水準標志作為兩條水準線路經(jīng)過的來和去的水準點，兩條水準線路交匯到頂部位置成為水準網(wǎng)的結點，頂點與水準標志點高差納入水準網(wǎng)整體平差。六，誤差分析，根據(jù)一二等精密水準測量規(guī)范，二等水準檢測測段高差限差±6# = 1.9mm (K為以公里計測段長，當測段小于O. I千米時，按照O. I計算)。通過對本發(fā)明產(chǎn)品的結構和量測方法的分析，我們認為對于量測結果的影響因素有第一、手持激光測距儀測距精度σ d，此為主要的誤差源，使用高精度測距儀可以顯著提高測量精度，本文中σ d = Imm ;第二、量測平面平直誤差造成的影響σ s，本文中σ s = O. Imm ;
第三、量測平面上下兩個面平行誤差造成的影響σ p，本文中σρ = 0. 15mm ；第四、量測平面縱向置平誤差O1，此項誤差依據(jù)鉗エ水平儀縱向水準氣泡偏移值計算，選用的鉗エ水平儀縱向每格偏差值^ = O. 02mm/m,設整平操作偏移格數(shù)為Ii1=4、水準標志到觀測墩中心投影的水平距離(I1 = 420mm,則傾斜值σ i = Ii1 · !T1 · (I1 =4X0. 02 + 1000X420 = O. 03mm ；第五、量測平面橫向置平誤差σν，此項誤差依據(jù)鉗エ水平儀橫向水準氣泡偏移值計算，選用的鉗エ水平儀橫向每格偏差值rv = O. 145mm/m，設整平操作偏移格數(shù)為nv =3、照準點偏離縱向軸線距離dv = 25mm，則傾斜值σ v = nv *rv *dv = 3X0. 145 + 1000X25=0. Ollmm ；第六、量測光線在量測平面投影的縱向位移造成的誤差σρ1，設垂直距離為h =3800mm,縱向偏移為Cl1 = 25mm，則傾斜值びが=φι2 + d丨2 -h = 0.08mm ·第七、量測光線在量測平面投影的橫向位移造成的誤差σρν，設垂直距離為h =3800mm，橫向偏移為 dv = 25mm，則傾斜值σρν =^fh2 +dv2 -h = OMmm.綜上所述，上述誤差之間的相關性很弱，在忽略關聯(lián)性影響的情況下，總誤差公式為
σ = VLcr2 = ^Jad +as +σρ +σ, +σν +σρΙ +<ypv = 1.0229mm
ο此誤差與二等水準要求的I. 9mm相比是可以接受的。七，實際檢驗(對比量測試驗)，由于實際觀測墩比較高，使用電子水準儀不能夠ー站直接觀測到，為了獲取真實數(shù)據(jù)進行精度檢驗，我們設立了能夠進行一等水準ー站觀測的包括頂部預制構件以及底部水準標志在內的實驗觀測墩，進行了 8組工具量測(每組正反面各4個量測數(shù)據(jù)共計8個量測數(shù)據(jù))及2站一等水準觀測對比測量實驗，以下是觀測數(shù)值比較列表
工具量測與一等水準觀測的對比測量實驗結果列表 (單位毫米)一等水準觀測高差數(shù)據(jù)I=I站I243.8 I2站I243.42 ]平均值I243-6I工具量測高差數(shù)據(jù)(共8組，以一等水準觀測平均值為誤差檢查標準)—觀測值「1243.2「1244.3 11243.6[1244.1「1243.8「1243.9] 1243.8 1243.9T吳 M ^OAl 0.69 -0.01 0.49 —~019 0.29 ~(Χ 9 0.29工具量測結果總平均值1243.83 較差0.215 單位權(組觀測)中誤差0j_75從上表可以看出，無論是觀測結果(觀測值總平均數(shù))誤差，還是分組單位權中誤差，都是很小的。ノV，應用本發(fā)明產(chǎn)品能夠產(chǎn)生很大的經(jīng)濟效益，具有很強的應用價值，首先，直接經(jīng)濟效益方面，本發(fā)明產(chǎn)品制作費用材料約60元，調節(jié)螺栓及內螺紋套筒制作約200元，切割、銑槽、開ロ、焊接約240元，磨床磨削約200元，總計約700元。另外，配套的鉗エ水平儀約200元，手持激光測距儀約3000元。按照前文所述，使用本工具耗費的人工時大約0.5X2 = I (人工吋)，我們按照二等水準的要求使用I"級全站型經(jīng)緯儀進行三角高程測量至少需要觀測6個測回，加上I個小時計算，四個水準標志大約用時2X3+1 = 7(人エ時)，按照一臺I "級全站型經(jīng)緯儀I個人工時大約200元計算，大約相差1400-200 =1200元。AHCORS的參考站大約70個站，其直接增益效益是1200X70 = 8. 4萬元。本エ具現(xiàn)正在國家測繪局系統(tǒng)進行推廣，我們以全國2000個參考站計算，則直接增益效益就是1200X2000 = 240萬元，其他梁、架、墩、塔的直接增益效益更大。其次，在間接經(jīng)濟效益方面，從二等水準的利用價值角度，僅從省級衛(wèi)星定位服務系統(tǒng)建設和利用的角度考慮，只有建立高等級的高程數(shù)據(jù)，才能夠實現(xiàn)省級衛(wèi)星定位服務系統(tǒng)諸如“建立永久性連續(xù)運行的動態(tài)參考框架”、“高鐵等大型高精度重要設施施工放樣”、“國家地殼形變監(jiān)測”、“地震監(jiān)測”、“地面沉降監(jiān)測”、“水利、交通等部門大壩、橋梁、重要建筑物的變形監(jiān)測”等等工作，價值巨大。例如“地面沉降監(jiān)測”，如果沒有二等精度的水準測量數(shù)據(jù)，是不能夠進行地面沉降分析的，按照測量收費標準，以AHC0RS70個參考站2000公里計，其產(chǎn)生的經(jīng)濟價值將達到1365. 6X2000 = 273. 12萬元，而成本，僅是現(xiàn)成數(shù)據(jù)的利用，也就是計算機數(shù)據(jù)計算的費用，不會超過10萬元。上述省級衛(wèi)星定位服務系統(tǒng)眾多應用毋庸贅述，其他眾多類型梁、架、墩、塔的高等級高程數(shù)據(jù)的使用價值更加不可估量。綜上所述，應用本發(fā)明產(chǎn)品進行量測，直觀、科學，易于接受；使用正反面量測并取平均值，可以有效地進行量測檢核，更主要的是它可以有效地消除工具變形帶來的誤差；主臂橫梁使用厚達10毫米的彈簧鋼制作，保證了工具在后續(xù)使用中的穩(wěn)定、抗變形；使用側面固定板和端面固定板及加固板可以有效地保護主臂橫梁，抗摔、碰，減少變形，是本發(fā)明產(chǎn)品能夠得到很好使用的保障；調節(jié)螺栓的設計尺寸方便了正反面量測，其頭部設計成面積適中的尖的平臺，在保證一定強度的前提下，方便工具整平工作的快速、準確；使用高精度的手持激光測距儀和鉗エ水平儀是保證量測精度不可或缺的必要前提；經(jīng)過多次實驗性比對量測研究，本發(fā)明產(chǎn)品的量測精度達到很高水平，完全符合二等水準的要求。
總之，本發(fā)明產(chǎn)品結構原理及方法功能可靠性好，制作簡單，使用方便、快捷，量測精度高。但以上所述僅為本發(fā)明的較佳可行實施例，并非用以局限本發(fā)明的專利范圍，故凡運用本發(fā)明說明書及附圖內容所作的等效結構變化，均同理包含在本發(fā)明的范圍內。
權利要求
1.一種強制對中觀測墩用高度測量延伸臂裝置，其特征在于，包括主臂橫梁，所述主臂橫梁為具有上梁面、下梁面、前梁面、后梁面以及左端面和右端面的長方體，所述下梁面上設有用以供觀測墩強制對中桿頂部螺栓垂直置入后擔架所述下梁面于觀測墩強制對中桿肩部平面上的中心固定螺孔，所述中心固定螺孔透穿所述上梁面和下梁面。
2.如權利要求I所述的強制對中觀測墩用高度測量延伸臂裝置，其特征在于，所述前梁面和后梁面均固接有側面固定板，所述左端面和右端面上均抵接有端面固定板，所述側面固定板的長度等于所述主臂橫梁的長度，所述側面固定板的寬度大于所述主臂橫梁的高度，所述端面固定板的長度大于所述主臂橫梁的寬度，所述端面固定板的寬度等于所述側面固定板的寬度，所述端面固定板的一寬度邊固接位于所述前梁面外側的所述側面固定板的端部位置上，所述端面固定板的另一寬度邊固接位于所述后梁面外側的所述側面固定板的端部位置上，兩塊所述側面固定板和兩塊所述端面固定板圍攏所述主臂橫梁為整體成上下兩個背向的無蓋箱體狀，兩塊所述側面固定板于所述上梁面上方或下梁面下方相互對應的位置間固接有加固板，所述下梁面和上梁面均于所述中心固定螺孔周緣具有內陷的凹腔，所述凹腔內具有用以支抵于觀測墩強制對中桿肩部平面的梁壩，所述梁壩將所述凹腔區(qū)隔為兩個對稱的凹槽，所述側面固定板于左段外側板面或右段外側板面上固接有內螺紋套筒，位于所述前梁面外側的所述側面固定板所固接的內螺紋套筒與位于所述后梁面外側的所述側面固定板所固接的內螺紋套筒的位置相互對應，且所述內螺紋套筒與所述中心固定螺孔軸向平行，所述內螺紋套筒內螺接有用以以觀測墩強制對中桿為主支點配合調控所述主臂橫梁水平程度的調節(jié)螺栓。
3.如權利要求2所述的強制對中觀測墩用高度測量延伸臂裝置，其特征在于，所述調節(jié)螺栓包括具有外螺紋適配與所述內螺紋套筒螺接的中段螺桿和連接于所述中段螺桿兩端的栓桿，所述栓桿包括圓錐以及連接于所述圓錐和中段螺桿間的圓桿，所述圓錐的直徑和圓桿的直徑相同，所述中段螺桿的直徑大于所述圓桿的直徑，連接于所述中段螺桿一端的所述栓桿上固接有調節(jié)手輪。
4.如權利要求2或3所述的強制對中觀測墩用高度測量延伸臂裝置，其特征在于，所述主臂橫梁、側面固定板、端面固定板、加固板、梁壩、內螺紋套筒和調節(jié)螺栓均為金屬材質，所述側面固定板上開有窗口，所述固接均為焊接。
5.一種強制對中觀測墩用高度測量延伸臂裝置的制作方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟(I)制作和整平主臂橫梁，具體為提供一根具有上梁面、下梁面、前梁面、后梁面以及左端面和右端面的長方體作為主臂橫梁，并在所述主臂橫梁上加工出一個透穿所述上梁面和下梁面中心的用以供觀測墩強制對中桿頂部螺栓垂直置入后擔架所述長方體于觀測墩強制對中桿肩部平面上的中心固定螺孔，再利用鉗工水平儀對所述主臂橫梁的上梁面和下梁面進行精細整平。
步驟(2)提供并加工框架板材，具體為提供與所述主臂橫梁等長、且寬度大于所述主臂橫梁高度的側面固定板兩塊，并在所述側面固定板上開出窗口，提供與所述側面固定板等寬、且長度為所述主臂橫梁的寬度與兩塊所述側面固定板的厚度之和的端面固定板兩塊，提供與所述端面固定板等厚且等長的加固板四條，提供內螺紋套筒四支并提供與所述內螺紋套筒適配螺接的調節(jié)螺栓兩支。步驟(3)焊接側面固定板，通過夾具夾持所述主臂橫梁的上梁面和下梁面從而將所述主臂橫梁夾固，然后用電焊工具通過所述窗口將一塊所述側面固定板焊接在所述主臂橫梁的前梁面上，將另一塊所述側面固定板焊接在所述主臂橫梁的后梁面上，焊接后，所述主臂橫梁和兩塊所述側面固定板整體的縱截面概略呈“H”型。
步驟(4) 二次整平主臂橫梁，將主臂橫梁從夾具中釋放取下，利用鉗工水平儀對所述主臂橫梁的上梁面和下梁面再次進行精細整平，然后用磨床對主臂橫梁的上梁面和下梁面進行平直度控制在O. I毫米以內、平行度控制在O. 15毫米以內的精細磨削。
步驟(5)銑制凹槽，將所述主臂橫梁固定于銑床，用銑床在所述主臂橫梁的上梁面和下梁面上對中心固定螺孔周緣進行加工，具體為在中心固定螺孔左右兩側分別銑制凹槽，并在兩個凹槽之間留下一道由中心固定螺孔分隔成兩截的梁壩。
步驟￠)固定銑制凹槽，通過夾具夾持所述主臂橫梁的上梁面和下梁面從而再次將所述主臂橫梁夾固。
步驟(7)焊接端面固定板、加固板和內螺紋套筒，將所述端面固定板焊接到兩塊所述側面固定板相互對應的端部間，具體為使兩塊所述側面固定板相互對應的左端端部間和右端端部間均焊接有一塊所述端面固定板，且位于左側的所述端面固定板與所述主臂橫梁的左端面抵接，位于右側的所述端面固定板與所述主臂橫梁的右端面抵接，兩塊所述側面固定板和兩塊所述端面固定板圍攏所述主臂橫梁為整體成上下兩個背向的無蓋箱體狀，將所述加固板焊接到兩塊所述側面固定板中段相互對應的位置間，具體為使兩塊所述側面固定板于所述上梁面上方和下梁面下方相互對應的左段和右段位置間均焊接有一塊所述加固板，將所述內螺紋套筒以與所述中心固定螺孔軸向平行的角度焊接到所述側面固定板的外側板面上，具體為使所述側面固定板的左段外側板面和右段外側板面上均焊接有一支內螺紋套筒，且位于所述前梁面外側的所述側面固定板所焊接的內螺紋套筒與位于所述后梁面外側的所述側面固定板所焊接的內螺紋套筒的位置是相互對應的。
6.如權利要求5強制對中觀測墩用高度測量延伸臂裝置的制作方法，其特征在于，所述主臂橫梁的長為900毫米、高為10毫米、寬為80毫米，所述側面固定板的長為900毫米、厚為8毫米、寬為40毫米,所述端面固定板的長為96毫米、寬為40毫米、厚為4毫米,所述加固板的長為96毫米、寬為25毫米、厚為4毫米,所述凹槽的槽深為I. 5毫米,所述梁壩的寬度為3毫米，所述內螺紋套筒的內徑為12毫米、外徑為22毫米、長度為40毫米、內螺紋的螺距為O. 75毫米，所述調節(jié)螺栓包括具有外螺紋適配與所述內螺紋套筒螺接的中段螺桿和連接于所述中段螺桿兩端的栓桿，所述栓桿包括圓錐以及連接于所述圓錐和中段螺桿間的圓桿，所述圓錐的直徑和圓桿的直徑相同，所述中段螺桿的直徑大于所述圓桿的直徑，連接于所述中段螺桿一端的所述栓桿上固接有調節(jié)手輪，所述調節(jié)螺栓的總長為168毫米，所述圓錐的下直徑為I毫米、上直徑為10毫米、長為9毫米的，所述圓桿的直徑為10毫米、長為46毫米，所述中段螺桿的外徑為12毫米、長為60毫米、螺距為O. 75毫米，所述調節(jié)手輪的外徑為30毫米、內徑為10毫米、厚度為6毫米、距離所在側端部29毫米，所述內螺紋套筒焊接于所述側面固定板的位置距離所述中心固定螺孔中心的距離為227. 8毫米。
7.如權利要求6強制對中觀測墩用高度測量延伸臂裝置的制作方法，其特征在于，步驟(2)中在所述側面固定板上開出窗口為每隔60毫米開一個長60毫米、寬16毫米的孔，具體為每塊所述側面固定板上開有7個孔。
8.如權利要求5或7至所述的強制對中觀測墩用高度測量延伸臂裝置的制作方法，其特征在于，所述主臂橫梁的材質為高強度的汽車彈簧鋼。
9.如權利要求8所述的強制對中觀測墩用高度測量延伸臂裝置的制作方法，其特征在于，還包括步驟(8)和步驟(9)所述步驟(8)為對主臂橫梁進行烤漆或噴漆，所述步驟(9)為在所述主臂橫梁上標繪標尺刻度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種強制對中觀測墩用高度測量延伸臂裝置，包括主臂橫梁，所述主臂橫梁為具有上梁面、下梁面、前梁面、后梁面以及左端面和右端面的長方體，所述下梁面上設有用以供觀測墩強制對中桿頂部螺栓垂直置入后擔架所述下梁面于觀測墩強制對中桿肩部平面上的中心固定螺孔，所述中心固定螺孔透穿所述上梁面和下梁面。一種強制對中觀測墩用高度測量延伸臂裝置的制作方法，包括如下步驟制作和整平主臂橫梁，提供并加工框架板材，焊接側面固定板，二次整平主臂橫梁，銑制凹槽，固定銑制凹槽，焊接端面固定板、加固板和內螺紋套筒。本發(fā)明結構簡單，其應用于強制對中觀測墩上進行高度測量時，便于測得二等水準精度以上的高精度高程數(shù)據(jù)。
文檔編號G01C5/00GK102829756SQ20111015725
公開日2012年12月19日 申請日期2011年6月13日 優(yōu)先權日2011年6月13日
發(fā)明者段宗來, 余建平, 張耀波, 張遷, 楊有長, 姚明 申請人:安徽省基礎測繪信息中心