专利名称：一种精密三维测量标志的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种三维测量标志。
技术背景高速铁路中的基桩网(cp m网)，由沿轨道线路等距离布设的若干定位基准 点即基桩测量点位(cp m点位)构成，这些基准点位通常由固定安装于墙面或 桩上的三维测量标志进行标定，为无碴轨道铺设和运营维护的基准。在铺设时， 需要测量cp m点位与轨道的测量点的相互位置关系，以保证轨道铺设的空间位 置符合设计要求，并保证其平顺。在运营维护时，也要定期測量cp ni点位与轨 道的测量点的相互位置关系，发现轨道偏移时及时调整，保证高速轨道的位置 偏差符合要求，机车运行平顺。因此要求cp ni点位的测量标志能实现三维空间 的精确重复定位。现有的cpm点位的三维测量标志由国外全套进口，它由安装在墙、杆上的安 装筒，与安装筒连接的水平螺杆，从侧面与水平螺杆相连的棱镜固定座，棱镜 固定座上的棱镜构成。固定座可以沿螺杆前后旋转，并且固定座也可以左右旋 转。每次平面位置测量时将棱境及其固定座通过水平螺杆固定安装于墙上后， 必须通过固定座的前后、左右旋转并结合固定座上气泡的观察，以使固定座的 水平面水平，从而尽可能地使每次安装的测量点(反射点)均在同一点位上。 高程测量时，将水准尺立于水平螺杆上，用水准仪测量出水平螺杆上表面的高 度，加上水平螺杆相距棱镜反射点的距离，得出反射点(测量点)的高度。其 存在的缺点是 一、每次平面位置测量时，由人工现场调节棱镜的位置，不同 的操作人员并不能严格的实现空间点位的重复安装，不可能保证水平面都调整 得完全水平，从而各次安装的测量点均会产生偏移和误差，无法实现cp ni点位 的测量标志在三维空间的精确重复定位要求，直接影响高速铁路建设中后续工 序施工及运营维护。二、固定座的前后、左右旋转机构，结构复杂，也很难保 证前后、左右旋转机构的旋转轴与棱镜的安装杆保持严格的相互垂直，且交汇 于一点，其加工精度要求极高，整套标志的造价昂贵、成本高。三、由于平面 位置测量时，棱镜及其安装座竖直安装于棱镜的水平螺杆上，水平螺杆较短，仅伸出墙面2 3cm;而在高程测量时，需将通常宽度为20 30cm的水准尺，立于仅伸出墙面2 3cm的水平螺杆上，操作极不方便。实用新型内容本实用新型的目的就是提供一种精密三维测量标志，该测量标志安装要求 低，使用操作简单，测量基准点的各次定位能精确重复；且其加工制作简单， 成本低廉。本实用新型实现其发明目的，所采用的技术方案是一种精密三维测量标志，其结构特点是由安装筒、棱镜杆、水准测量杆 组成，其中安装筒的一端设置有内螺紋连接孔。棱境杆的一侧为与安装筒的内螺紋连接孔相匹配的螺紋杆，另一侧为与棱 境安装孔适配的圆柱形的棱境连接杆,螺紋杆与圆柱杆之间设有凸台，棱境连接 杆的长度大于棱境安装孔的深度。水准尺杆的一侧为与安装筒的内螺紋连接孔相匹配的螺紋杆，另一侧为圓 柱形的基准杆，螺紋杆与基准杆之间设有凸台。水准尺杆的凸台厚度与基准杆的长度之和等于棱境杆的凸台厚度、棱境连 接杆的长度、棱境的安装孔底部到棱境反射点的距离三者之和。本实用新型的测量标志的使用方法是将安装筒固定安装到高速铁路防撞墙、隧道壁、接触网杆或专用的CP ni网 杆上。需要测量cp iii点平面位置(x, y坐标)时，将棱镜杆的螺纟丈杆连入安装 筒内，使其凸台与安装筒靠紧；再将棱镜杆的棱镜连接杆插入测量用棱镜的安装孔，使棱镜杆的端部与安装孔的底部接触，然后通过棱镜安装孔上的卡紧栓 实现二者的固定，即完成测量标志的安装。此时棱镜的反射点即是标定的基准 点位，采用测量用全站仪即可对该反射点进行测定。每次测量cp m点高程位置(即cp m点的z坐标)时，则将水准尺杆的螺紋 杆连入安装筒并^(吏其凸台与安装筒靠紧，即完成测量标志的安装。然后将水准 尺立在水准尺杆的基准杆端部。由于水准尺杆的凸台厚度与基准杆的长度之和 等于棱境杆的凸台厚度、棱境连接杆的长度、棱境的安装孔底部到棱境反射点 的距离三者之和，因此，此时与测量平面位置时棱镜的反射点位置为同一空间 位置，二者的高程相同。用水准测量仪对水准尺进行测量，可测出水准尺端立尺处的高程，当水准尺杆水平时，再减去水准杆的半径，即可准确得出cp m点的 高程。每次测量时同时测出轨道参考点的位置，得出轨道参考点与基准点位间的相 对坐标，以保证轨道的空间位置符合设计要求，发现轨道偏移时及时调整，保证 高速轨道的位置偏差符合要求，机车运行平顺。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是每次平面位置测量时,仅需将棱镜通过棱镜连接杆安装固定在墙、杆上的安 装筒即可。由于每次安装时，安装筒的位置和角度是固定的，棱镜杆的凸台至 棱镜连接杆端部的长度及棱镜安装孔的深度也是确定的，因此每次安装使用时 棱镜反射点的空间位置都不会变化，而是被固定在同一位置。该位置为安装筒 的中轴线从筒口往外延伸一固定距离处，该固定距离等于棱境杆的凸台厚度、 棱境连接杆的长度、棱境安装孔底部到棱境反射点的距离。从而平面位置测量 时，无需人工调节水平，操作简单，同时也避免了人工调节带来的测量点位置 偏移的误差，能保证各次测试点能被重复精确定位，平面位置测试准确。每次进行高程测试时，只需将水准尺杆连入安装筒并使其凸台与安装筒靠 紧即可。同样，水准尺杆的基准杆端部中心也被重复精确定位固定在同一位置， 该位置为安装筒的中轴线从筒口往外延伸一 固定距离处，该固定距离等于水准 尺杆的凸台厚度与基准杆的长度之和。而该长度之和又等于棱境杆的凸台厚度、 棱境连接杆的长度、棱境安装孔底部到棱境反射点的距离三者之和，从而保证 高程测试时水准尺杆的基准杆端部的中心的位置，能被重复精确地定位一固定 位置上，且该固定位置也是水平位置测试时，棱4竟反射点的位置。并且，由于本实用新型在进行安装测量时，其棱镜反射点距墙面的距离为水 准尺杆的凸台厚度与基准杆长度之和，为10cm左右；也即进行高程测量时，是 将通常宽度为20 30cm的水准尺，立于伸出墙面10cm的水准尺杆的基准杆上，操 作极其方便。总之，本实用新型的测量标志，安装要求低，使用操作简单，测量基准点 的各次定位能精确重复；并且整个测量标志仅由一个带孔的安装筒和二个带螺紋及凸台的圆柱形杆件构成，其构造极为简单，互换性强，通用性好；加工方 便，加工要求低，仅对杆件的长度及杆件中轴线与安装筒的中轴线同轴有精度 要求，造价成本极低。上述的水准尺杆的基准杆的端部为半球状，水准尺杆的凸台厚度与基准杆 的长度之和再减去半球状端部的半径等于棱境杆的凸台厚度、棱境连接杆的长 度、棱境安装孔底部到棱境反射点的距离三者之和。这样，当安装筒安装不水 平，向上倾斜，使水准尺杆的基准杆端部也向上倾斜，立于该端部上的水准尺 底部将立于该半球的表面上，使其与基准杆端部中心的垂直距离始终等于基准 杆的半径，也即该半球的半径，避免了高程测量时，由于安装筒向上倾斜可能 带来的误差，保证高程测量结果的准确性。上述的棱境杆上的凸台以及水准尺杆上的凸台均为六角形。这种六角形凸 台与普通螺帽的形状相同，便于使用普通扳手进行安装。上述的安装筒为三棱柱、四棱柱、六棱柱，或为圓柱形且在圆柱形的外表 面滚花、开槽或设凸起。这样可使安装筒更加稳固可靠地埋设在墙、杆内。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步说明。
图l是本实用新型实施例一的安装筒的剖视结构示意图。图2是本实用新型实施例一的棱4免杆剖的剖^L结构示意图。图3是是本实用新型实施例一的水准尺杆的剖^f见结构示意图。图4是本实用新型实施例二的水准尺杆的剖视结构示意图。图5是本实用新型实施例一的在高程测量时的安装结构示意图。图6是本实用新型实施例一的在水平位置测量时的安装结构示意图。
具体实施方式
实施例一图1,2, 3,5,6示出，本实用新型的一种具体实施方式
为 一种精密三维测量标志，由安装筒l、棱镜杆2、水准测量杆3组成，其中 安装筒1的一端设置有内螺紋连接孔la。棱境杆2的一侧为与安装筒的内螺紋连接孔la相匹配的螺乡丈杆2a，另一側 为与棱境安装孔适配的圆柱形的棱境连接杆2b，螺紋杆与圆柱杆之间设有凸台 2c,棱境连接杆2b的长度大于棱境4的安装孔的深度。水准尺杆3的一侧为与安装筒1的内螺紋连接孔la相匹配的螺紋杆3a，另 一侧为圆柱形的基准杆3b，螺紋杆3a与基准杆3b之间设有凸台3c。水准尺杆3的凸台3c厚度L！与基准杆3b的长度U之和等于棱境杆2的凸台2c厚度L3、棱境连接杆2b的长度L4、棱境4的安装孔底部到棱境反射点的 距离U三者之和，即1^ + 1^ = 1^ + 1^4+1^。棱境杆2上的凸台2c以及水准尺杆3上的凸台3c均为六角形。 安装筒1为圓柱形且在圓柱形的外表面滚花、开槽或设凸起。 图5示出，将安装筒1固定安装到高速铁路专用CP ffl网杆、防撞墙、隧道壁 或接触网杆上。需要测量CP ffl点平面位置U， Y坐标)时，将棱镜杆2的螺紋 杆2a连入安装筒l内，使其凸台2c与安装筒l靠紧；再将棱镜杆2的棱镜连接杆2b 插入测量用棱镜4的安装孔，使棱镜杆2的端部与安装孔的底部接触，然后通过 棱镜4的安装孔上的卡紧栓实现二者的固定，即完成测量标志的安装。此时棱镜 4的反射点即是标定的基准点位，采用测量用全站仪即可对该反射点进行测定。 图6示出，将水准尺杆3的螺紋杆3a连入安装筒i并使其凸台3c与安装筒l靠 紧，即完成测量标志的安装。然后将水准尺5立在水准尺杆3的基准杆3b端部，即可进行CP m点高程位置的测量。实施例二图4示出，本例与实施例一基本相同，所不同的仅4又是水准尺杆3的基准 杆3b的端部为半球形3d;相应的水准尺杆3的凸台3c厚度ln与基准杆3b的长 度L之和应减去半球状端部3d的半径R才等于棱境杆2的凸台2c厚度L3、棱 境连接杆2b的长度L4、棱境4的安装孔底部到棱境反射点的距离Ls三者之和，显然，本实用新型的安装筒的外形，除可为圆柱形外，还可为三棱柱、四棱 柱、六棱柱等。本实用新型的测量标志，除可用于铁路基准网的基准点位的标 定外，也可用于其它领域的基准点位的标定。
权利要求1、一种精密三维测量标志，其特征在于，由安装筒(1)、棱镜杆(2)、水准测量杆(3)组成，其中安装筒(1)的一端设置有内螺纹连接孔(1a)；棱境杆(2)的一侧为与安装筒的内螺纹连接孔(1a)相匹配的螺纹杆(2a)，另一侧为与棱境安装孔适配的圆柱形的棱境连接杆(2b)，螺纹杆与圆柱杆之间设有凸台(2c)，棱境连接杆(2b)的长度大于棱境(4)的安装孔的深度；水准尺杆(3)的一侧为与安装筒的内螺纹连接孔(1a)相匹配的螺纹杆(3a)，另一侧为圆柱形的基准杆(3b)，螺纹杆与基准杆之间设有凸台(3c)；水准尺杆(3)的凸台(3c)厚度(L1)与基准杆(3b)的长度(L2)之和等于棱境杆(2)的凸台(2c)厚度(L3)、棱境连接杆(2b)的长度(L4)、棱境(4)的安装孔底部到棱境反射点的距离(L5)三者之和。
2、 根据权利要求l所述的一种精密三维测量标志，其特征是所述的水准 尺杆(3)的基准杆(3b)的端部为半球形(3d),水准尺杆(3)的凸台(3c) 厚度(LJ与基准杆(3b)的长度(L2)之和再减去半球状端部(3d)的半径(R)等 于棱境杆(2 )的凸台(2c )厚度(L3)、棱境连接杆(2b)的长度(L4)、棱境(4) 的安装孔底部到棱境反射点的距离(L5)三者之和。
3、 根据权利要求l所述的一种精密三维测量标志，其特征是所述的棱境 杆(2)上的凸台(2c)以及水准尺杆(3)上的凸台(3c)均为六角形。
4、 根据权利要求l所述的一种精密三维测量标志，其特征是所述的安装 筒(1)的外形为三棱柱、四棱柱、六棱柱，或为圆柱形且在圆柱形的外表面滚 花、开槽或设凸起。
专利摘要一种精密三维测量标志，由安装筒、棱镜杆、水准测量杆组成，其中安装筒的一端设置有内螺纹连接孔；棱镜杆的一侧为与安装筒的内螺纹连接孔相匹配的螺纹杆，另一侧为与棱镜安装孔适配的圆柱形的棱镜连接杆，螺纹杆与圆柱杆之间设有凸台，棱镜连接杆的长度大于棱镜安装孔的深度；水准尺杆的一侧为与安装筒的内螺纹连接孔相匹配的螺纹杆，另一侧为圆柱形的基准杆，螺纹杆与基准杆之间设有凸台；水准尺杆的凸台厚度与基准杆的长度之和等于棱境杆的凸台厚度、棱镜连接杆的长度、棱镜安装孔底部到棱镜反射点的距离三者之和。该测量标志安装要求低，使用操作简单，测量基准点的各次定位能精确重复；且其加工制作简单，成本低廉。
文档编号G01C5/00GK201173774SQ20082006246
公开日2008年12月31日 申请日期2008年3月11日 优先权日2008年3月11日
发明者刘成龙, 袁成忠 申请人:西南交通大学