一种方便调节的高精度光学水准仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水准仪，尤其是涉及一种方便调节视准轴水平度的高精度光学水准仪。
【背景技术】
[0002]水准测量装置主要用于在建筑等工程上测量某点位置高度、或两点位置之间的高度差。现有的光学水准测量装置通常是由一个水准仪和两个水准标尺组成，水准仪主要包括一个连接在三脚架上的基座、通过一竖直轴可转动连接在基座上的本体，本体内设有由物镜、目镜、对光透镜和分划板等构成的望远镜，本体上还设有相应的调水平结构，以便在测量时将望远镜的视准轴调至水平状态。调水平结构主要包括设置在本体上用来指示竖轴是否竖直的圆水准器、用来指示视准轴是否水平并与视准轴平行的管水准器、以及用于精确调整视准轴的微倾螺旋。需要测量时，先将两个水准标尺分别竖直地放置于地面上的两个测量点，然后再将水准仪放置在两个测量点之间的中间位置。接着通过圆水准器将水准仪初调至水平状态，再观察管水准器的气泡状态，并通过微倾螺旋将水准仪的视准轴精调至水平状态，这样，水准仪即可开始用于测量。然后用望远镜照准并读取两个水准标尺的标高数值，所测标高数值之差即为两个测量点之间的高度差，如果已知其中一个测量点的高程，即可由高度差计算出另一测量点的高度。例如，一种在中国专利文献上公开的“双通道水准仪”，公布号为CN103344215A，包括壳体，壳体通过竖轴活动连接于基座上，在壳体上固定有圆水准器及安平装置，在壳体内横向一端沿水平方向由外至内依次设有第一物镜及第一调焦透镜，在所述壳体内的横向另一端沿水平方向由外至内依次设有与第一物镜及第一调焦透镜同轴对称的第二物镜及第二调焦透镜，在第一调焦透镜与第二调焦透镜的轴向中间处设有轴向双面图像采集装置，与轴向双面图像采集装置对应设置有读数装置，第一物镜、第一调焦透镜、第二物镜、第二调焦透镜与轴向双面图像采集装置的光心连线同轴。由于具有两个望远镜，因此无需要求水准仪距两个水准标尺的水平距离相等，可方便地应用于复杂的地形环境。然而现有的光学水准仪存在如下问题:其水平度的初调是通过基座下面的几个调节螺栓来同时协调调节的，并且还需观察圆水准器的气泡是否已经居中，由于水平度的初调是360度全方位的，因此，任意一个调节螺旋的变动都会对其余的调节螺栓产生连带影响，其调节过程相当繁琐，并且需要测量人员具有相当的经验。此外，由于在给水平仪精调水平时，管水准器中的气泡是否居中会受测量人员的视角影响，并且气泡本身具有一定大小的形状，其和管水准器上的刻度之间的比对也会受到测量人员经验的人为影响。特别是，水准仪本身在制造装配时也会存在一定的误差，也就是说，望远镜的视准轴和管水准器之间会存在一个平行度误差，使得水准仪在管水准器显示水平时，望远镜的视准轴仍然可能存在较大的水平度误差，从而影响测量精度。
【发明内容】
[0003]本发明的一个目的是为了解决现有的光学水准仪调水平结构所存在的初调过程繁琐的问题，提供一种方便调节的高精度光学水准仪，其不仅可快捷方便地完成水平度初调程序，同时有利于降低对测量人员的要求。
[0004]本发明的另一个目的是为了解决现有的光学水准仪调水平结构所存在的望远镜的视准轴在调水平时容易产生较大误差、从而影响水准仪测量精度的问题，提供一种方便调节的高精度光学水准仪，其可使水准仪的望远镜视准轴在工作时具有较高的水平度，同时视准轴的平行度不易受测量人员人为因素以及水准仪制造、装配精度的影响。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
一种方便调节的高精度光学水准仪，包括基座、通过垂直于基座上表面的竖直轴转动连接在基座上表面的水准仪本体、设置在基座下部的连接底板，水准仪本体内设有望远镜，水准仪本体上还设有与视准轴平行的管水准器和微倾螺旋，在连接底板的中心位置设有一个球形空腔，球形空腔的上下两侧贯通连接底板的上下表面，连接底板的上表面围绕球形空腔竖直的轴线等间距地设置两个置入槽，所述置入槽沿球形空腔的竖直轴线向内延伸，置入槽的内侧面与球形空腔相连通，置入槽的外侧面为与球形空腔的球面相切的圆柱面，球形空腔内设有圆盘状的浮动块，浮动块的厚度小于置入槽的宽度，浮动块的外侧面为与球形空腔适配的球面，浮动块的中心设有连接圆孔，一摆动杆穿过浮动块的连接圆孔垂直地螺纹连接在基座的下表面上，摆动杆在位于浮动块上部位置设有贴靠浮动块的限位螺母，摆动杆在位于浮动块下部位置设有贴靠浮动块的限位环，摆动杆的下部设有校正重锤，并在摆动杆的下端同轴地设有一个透明的球形壳体，球形壳体的内侧面下部设有十字交叉的对中刻度线，对中刻度线的交叉点位于摆动杆的轴线上，球形壳体内设有球状的滚珠，在连接底板上表面的边缘处设有至少三个调节螺钉，调节螺钉的上端抵靠基座的下表面，在连接底板的下表面围绕球形空腔设有三个伸缩式支撑脚。
[0006]在测量时，当我们架设起伸缩式支撑脚时，由于浮动块和连接底板上的球形空腔是球面配合，因此，在重力的作用下，校正重锤带动摆动杆自动地位于铅垂线状态，从而使水准仪本体以及望远镜的视准轴快捷地调整到水平状态，此时，我们调整调节螺钉，使其上端抵靠基座的下表面，即可使水准仪本体即基座的位置固定，从而方便地完成视准轴的初调程序。由于初调程序主要是依靠重力作用自动完成的，因此可显著地降低对测量人员的要求。现有技术中，通常是通过一个圆水准器来监测初调程序的水平度的，本发明则是在摆动杆的下端设置一个透明的球形壳体，并在球形壳体内放置一个滚珠，这样，当摆动杆处于铅垂线位置时，滚珠应刚好位于十字交叉的对中刻度线的交叉点上，因此其可用于对初调程序的监测，以确保初调程序的水平度。由于水准仪本体在初调程序时的转动中心位于球形空腔的球心处，因此，摆动杆下端的球形壳体相对于水准仪本体的转动中心具有极大的转动半径，也就是说，即使有极微小的倾斜，球形壳体内的滚珠就会明显地偏离对中刻度线的交叉点，从而和现有的圆水准器相比具有更高的精度。特别是，在连接底板的上表面围绕球形空腔竖直的轴线等间距地设有两个置入槽，并且置入槽的外侧面为与球形空腔的球面相切的圆柱面，因此，使用时，我们可先将浮动块转动90度使之与连接底板相垂直，这样即可进入宽度大于其厚度的置入槽，当浮动块到达置入槽的底部时，浮动块外侧球面与球形空腔的球面的球心重合，此时即可将浮动块转动90度，然后再将摆动杆穿过浮动块的连接圆孔，并在穿出浮动块的摆动杆上端旋上限位螺母，之后即可将摆动杆螺纹连接到基座的下表面上，从而使基座及水准仪本体浮动连结在连接底板上，使之可在360度范围内随意