一種三位一體水準(zhǔn)尺輔助架的設(shè)計

摘 要：針對水準(zhǔn)測量中常見的幾類問題，設(shè)計了一種三位一體水準(zhǔn)尺輔助架，解決了水準(zhǔn)測量中人工扶尺誤差大、暗處測量不方便及確定轉(zhuǎn)點耗時多等問題，提高了水準(zhǔn)尺的性能和其對工作環(huán)境的適應(yīng)性，效果顯著，且擁有廣闊的市場前景。

關(guān)鍵詞：三位一體；水準(zhǔn)尺輔助架；設(shè)計

隨著科學(xué)技術(shù)的進步和現(xiàn)代化進程的加快，水準(zhǔn)尺有了很大改進，但其精度、自動化、智能化程度尚不能完全滿足現(xiàn)代精密測量的要求。研究如何提高水準(zhǔn)尺的性能和其對工作環(huán)境的適應(yīng)性，迫在眉睫。

一、水準(zhǔn)尺輔助架的設(shè)計

本設(shè)計提供一種三位一體水準(zhǔn)尺輔助架，所謂“三位”，即具有水平微調(diào)、無線測距及照明功能。該輔助架可提高水準(zhǔn)尺的性能和對其工作環(huán)境的適應(yīng)性，使水準(zhǔn)測量更簡單，更方便，更快捷。

（一）設(shè)計的背景和意義

目前水準(zhǔn)測量多使用雙面水準(zhǔn)尺，尺長3m，兩根為一副。使用該類水準(zhǔn)尺存在諸多問題，具體如下：

（1）人工扶尺誤差較大。整個測量過程中，通過專人扶尺來確保水準(zhǔn)尺豎立在測點上。當(dāng)觀測點位較多時，扶尺人員勞動強度大，難免會出現(xiàn)晃動，即使是微小的晃動也會引起讀數(shù)偏差，降低測量精確度。（2）暗處測量不方便。目前使用的水準(zhǔn)尺無照明裝置，若在夜間、隧道內(nèi)等較暗處測量時，只能采用手電照明。手電照明照度不均勻，給測量讀數(shù)帶來很大不便。此外，手電照明需要增加2名照明人員，增加工程投入。（3）確定轉(zhuǎn)點耗時多，效率低。確定轉(zhuǎn)點時，為使測量前后視距大致相等，需要經(jīng)過多次反復(fù)瞄準(zhǔn)、測距，方能確定轉(zhuǎn)點位置。耗時多，工作效率低下。（4）目前免扶水準(zhǔn)尺的使用范圍受限。雖然目前市場上也有一些免扶水準(zhǔn)尺，但由于其裝置所限，使其無法豎立在靠近墻邊水準(zhǔn)原點上，導(dǎo)致此類水準(zhǔn)尺使用范圍受限。

（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計

整個結(jié)構(gòu)包括臺座（側(cè)面設(shè)有滑動環(huán)槽）、伸縮架腿（帶鎖緊螺栓）、帶矩形孔的轉(zhuǎn)動圓盤、可鎖定軸承、腳螺旋（3個）、圓水準(zhǔn)器、燈帶（帶夾持裝置，平時裝入臺座下方的矩形盒內(nèi)，需要時拿出并掛到水準(zhǔn)尺上即可）、穩(wěn)定扣鎖（3道）及無線測距裝置，如下圖所示。其中，臺座與伸縮腿通過設(shè)置在滑動環(huán)槽內(nèi)滑動件連接，實現(xiàn)了架腿繞臺座360°旋轉(zhuǎn)，解決了常規(guī)免扶水準(zhǔn)尺無法豎立在靠近墻邊水準(zhǔn)原點上的問題。

使用時，首先根據(jù)地形調(diào)整三條伸縮架腿，使得臺座大致水平。然后扣好穩(wěn)定扣鎖，確保架腿穩(wěn)定不滑動。第三，將水準(zhǔn)尺穿過轉(zhuǎn)動圓盤和穩(wěn)定扣鎖上的矩形孔，使其底面中心豎立在水準(zhǔn)原點上。最后，通過調(diào)節(jié)腳螺旋使圓水準(zhǔn)器的氣泡居中，鎖定軸承。若在夜間、隧道內(nèi)等較暗處測量時，還應(yīng)掛上燈帶并打開電源。在測量過程中，當(dāng)需要變換水準(zhǔn)尺的角度時，只需打開軸承鎖即可實現(xiàn)，方便快捷。

（三）APP客戶端

開發(fā)APP客戶端，成功實現(xiàn)了“互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)”。APP主要功能為三位一體輔助架控制器，可以通過手機遙控，實現(xiàn)水準(zhǔn)尺自主旋轉(zhuǎn)、燈帶照亮和顯示視距，同時還可自動保存測量數(shù)據(jù)并自動帶入函數(shù)計算，完成內(nèi)業(yè)任務(wù)。

二、水準(zhǔn)尺輔助架的優(yōu)勢

（1）專業(yè)性強。三位一體水準(zhǔn)尺輔助架專門為解決目前水準(zhǔn)測量中諸多不便而設(shè)計打造的，專業(yè)性強。（2）實用性強。三位一體水準(zhǔn)尺輔助架成功解決了水準(zhǔn)測量中人工扶尺不直、光線較暗處測量不便及現(xiàn)有免扶水準(zhǔn)尺無法豎立在靠近墻邊水準(zhǔn)原點上等諸多問題，實用性強。（3）簡化測量。水準(zhǔn)尺輔助架實現(xiàn)了便捷操作、夜間讀數(shù)、水平微調(diào)及快速測量前后視距的功能，使水準(zhǔn)測量更簡單、更方便、更快捷。（4）未來前景可觀。

目前，無論是工程、礦山、水利、勘測，還是相關(guān)設(shè)計單位，對水準(zhǔn)尺的需求量都非常大。而三位一體水準(zhǔn)尺輔助架可提高水準(zhǔn)尺的性能和對其工作環(huán)境的適應(yīng)性，使水準(zhǔn)測量變得更簡單、更方便、更快捷，故其進入市場前景非?？捎^，預(yù)計會達到難以超越的銷售高峰。

三、市場定位

（一）目前市場對該設(shè)備的需求狀況分析

目前，水準(zhǔn)尺的精度、自動化、智能化程度尚不能完全滿足現(xiàn)代精密測量的需要，人們很期待有更多發(fā)展型、改進型面世，以提高其性能和對工作環(huán)境的適應(yīng)性。

（二）市場前景分析

三位一體水準(zhǔn)尺輔助架作為一種改進型水準(zhǔn)尺，成功解決了水準(zhǔn)測量中人工扶尺不直造成的精度不足、光線較暗處測量不便及現(xiàn)有免扶水準(zhǔn)尺無法豎立在靠近墻邊水準(zhǔn)原點上等諸多問題，且自動化、智能化程度高，正好滿足人們對水準(zhǔn)尺的需求。另外，通過調(diào)查分析，該輔助架的功能優(yōu)于目前市場上的絕大部分改進型水準(zhǔn)尺，而成本卻較低。因此，三位一體水準(zhǔn)尺輔助架擁有廣闊市場前景。

四、結(jié)語

（1）三位一體水準(zhǔn)尺輔助架可通過調(diào)節(jié)腳螺旋使轉(zhuǎn)動圓盤水平，即使水準(zhǔn)尺豎直，成功解決了傳統(tǒng)水準(zhǔn)測量中因人工扶尺不直而造成的誤差過大的問題。（2）三位一體水準(zhǔn)尺輔助架的燈帶可實現(xiàn)照明功能，且照度均勻，解決了傳統(tǒng)水準(zhǔn)尺在光線較暗處測量不便的問題。（3）三位一體水準(zhǔn)尺輔助架的架腿可以繞臺座360°旋轉(zhuǎn)，解決了現(xiàn)有免扶水準(zhǔn)尺無法豎立在靠近墻邊水準(zhǔn)原點上的問題。

注：本設(shè)計參加2018年“挑戰(zhàn)杯——彩虹人生”全國職業(yè)學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)效創(chuàng)業(yè)大賽，獲得特等獎；參加“建行杯”第四屆遼寧省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，獲得金獎。

參考文獻：

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[3]曹毅.水準(zhǔn)測量的誤差來源及其控制方法.湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2009（4）.90-91.

作者簡介：張聚賢（1986-），男，碩士，講師，教師（專業(yè)帶頭人、骨干教師），主要研究測量儀器的技術(shù)革新。