三等分角光學經緯儀的製作方法

2023-09-21 04:35:25 2

專利名稱：三等分角光學經緯儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及光學測量儀器領域中的光學經緯儀，尤其涉及一種三等分角光學經緯儀。
背景技術：
光學經緯儀以其體積小、重量輕、精度高及使用方便等特點廣泛用於建築設計、線路工程設計和施工過程中，它可以用來測量水平角、豎直角、直線的方向、高程和距離。光學經緯儀主要由包括望遠鏡、水平度盤、光學對中器的照準部，基座及三腳支架組成；實地操作時，通過對中、置平使儀器的豎軸中心線與觀測點重合即確定了測量基準點，且豎軸豎直，水平度盤居於水平位置，進而由望遠鏡中的十字絲對準實物目標進行實地操作。在現代建築設計、環境規劃及大型場館裝潢設計中有大量圓形結構及造型，並涉及角度的3、6、9以至3n(n為正整數)等分的問題，現場施工中採用光學經緯儀可以通過水平度盤測定角度，但要經過計算，且由於度盤精度所限，不能準確等分。

發明內容
本發明的主要目的在於針對上述問題，在現有的光學經緯儀基礎上進行改進，增設三等分角機構極其輔助結構，提供一種可快速、準確三等分任意角的三等分角光學經緯儀。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種三等分角光學經緯儀，包括帶有望遠鏡、水平度盤、光學對中器的照準部，基座及三腳支架，其特徵是在照準部下部增設三等分角機構及其連接的模擬角邊左、右滑動槽機構，並整體固定連接到帶左右水平基座臂的三腳支架上。
所述的三等分角機構是由丁字尺、丁字尺尺頭左端通過鉸軸連接的直角尺滑塊及右端通過鉸軸連接的輔助直尺滑塊組成，丁字尺尺身工作邊與兩鉸軸的軸心距離的中點位於同一直線，直角尺滑塊豎直邊頂端鉸接於丁字尺尺頭左端的鉸軸上，從鉸軸的軸心到直角尺滑塊水平邊內沿的垂直距離等於丁字尺的兩鉸軸軸心距離的二分之一，輔助直尺滑塊鉸接於尺頭右端的鉸軸上，其前沿與鉸軸軸心位於同一直線；三等分角機構的丁字尺置於由中心開有光孔的圓形頂板及底板通過其位於130°～180°區間邊緣上的圓弧豎邊固定連接構成的殼架的底板上，殼架的頂板與照準部底部固定連接。
所述的直角尺滑塊水平邊內沿側及輔助直尺滑塊的前尺邊側分別設有凸邊及擋邊。
所述的模擬角邊左、右滑動槽機構的組成及連接為位於同一平面設置的左、右兩個可環繞帶水平環槽的中豎軸張開與閉攏的水平滑動槽具有相同形狀的橫截面，且其前側壁分別設有與所述的直角尺滑塊水平邊內沿側及輔助直尺滑塊的前尺邊側設置的凸邊及擋邊對應的頂沿及凹槽，後側壁開有水平導向孔，後側壁頂沿設有水準儀，並分別通過左、右轉動連接支架固定連接圓環，圓環以滑動配合依次套裝在中豎軸的下水平環槽中，左、右水平滑動槽交叉端以與中豎軸匹配的圓弧面與中豎軸滑動配合設置在上水平環槽中，外端分別固定連接左、右連接塊，左、右連接塊分別與左、右光學對中器為同心同直徑圓柱體，並通過底部中心開孔以滑動配合套裝在與光學對中器固定連接的豎軸上端，豎軸下端以滑動配合插入腳螺旋的螺紋軸套的沉孔中；直角尺滑塊及輔助直尺滑塊分別以滑動配合裝入左右水平滑動槽內，且與由水平滑動槽後側壁導向孔穿出的導向、制動滑柄固定連接，所述的輔助直尺滑塊的前沿、右水平滑動槽前側壁外沿、中豎軸軸心及右光學對中器豎軸軸心位於同一直線，所述的直角尺滑塊的水平邊內沿、左水平滑動槽前側壁外沿、中豎軸軸心及左光學對中器豎軸軸心位於同一直線，所述的輔助直尺滑塊及直角尺滑塊頂面、左、右水平滑動槽的後側壁頂面及左、右連接塊頂面位於同一平面，中豎軸頂端與殼架底板固定連接，底端以滑動配合插入腳螺旋的螺紋軸套上端設置的沉孔中。
所述的左連接塊其高度略大於右水平滑動槽後側壁高度，其沿左水平滑動槽前側壁外沿延伸處為半圓臺階，臺階高度與右水平滑動槽後側壁高度相等。
所述的右水平滑動槽的長度大於左水平滑動槽的長度，長度差值略大於光學對中器直徑。
所述的帶左右水平基座臂的三腳支架其頂部為基座，基座中央為內開滑動孔外設上、下水平環槽的下豎軸，可在滑動孔中自由滑動的中心螺旋通過其環周凸緣裝入滑動孔側壁的環行凹槽內，位於同一平面設置的厚度相同的左右兩水平基座臂分別通過左、右轉動連接支架固定連接圓環，圓環以滑動配合依次套裝在下豎軸的下水平環槽中，左、右水平基座臂交叉端以與下豎軸匹配的圓弧面與下豎軸滑動配合設置在上水平環槽中，外端分別開有中心螺旋滑動孔，並通過安裝其中的中心螺旋分別螺紋連接設置於左右光學對中器下部的腳螺旋的螺紋軸套，三角架腿分別設置在基座、左、右水平基座臂底部。
本發明的有益效果是對現有的光學經緯儀進行了改進，使其在測量水平角、豎直角、高程和距離基礎上，增設了準確三等分角的功能，針對在建築設計、環境規劃及大型場館裝潢設計中涉及角度的準確三等分問題，為現場施工提供了有效實用的工具，儀器結構簡單，操作容易，無須計算可快速準確完成三等分角的實際操作。


圖1是本發明的整體結構示意圖；圖2是本發明的組裝結構示意圖；圖3是本發明的三等分角結構及安裝示意圖；圖4是本發明的殼架結構原理圖；圖5是本發明的殼架結構安裝位置示意圖；圖6是本發明的輔助直尺滑塊在右水平滑動槽中的安裝示意圖；圖7是本發明的直角尺滑塊在左水平滑動槽中的安裝示意圖；圖8是本發明的中豎軸組裝示意圖；圖9是本發明的下豎軸組裝示意圖；圖10是本發明的原理圖。
圖中1照準部，2三等分角機構，3模擬角邊左、右滑動槽機構，4帶左右水平基座臂的三腳支架，5望遠鏡，6光學對中器，6-1光學對中器豎軸，7對中器目鏡，8殼架，8-1頂板，8-2底板，8-3豎邊，9右轉動連接支架，10水準器，11輔助直尺滑塊，11-1輔助直尺滑塊前沿，11-2擋邊，11-3凸邊，12右水平滑動槽，12-1水平導向孔，12-2凹槽，12-3右水平滑動槽前側壁外沿，12-4頂沿，13右連接塊，14腳螺旋，14-1腳螺旋螺紋軸套，15鉸軸，16丁字尺，17中豎軸，17-1上水平環槽，17-2下水平環槽，18丁字尺尺身，18-1丁字尺尺身工作邊，19丁字尺尺頭，19-1鉸軸軸心距離，19-2鉸軸軸心距離中點，20直角尺滑塊，20-1直角尺滑塊水平邊，20-2直角尺滑塊水平邊內沿，20-3直角尺滑塊豎直邊，20-4鉸軸軸心到水平邊內沿垂直距離，20-5擋邊，20-6凸邊，21左轉動連接支架，22左水平滑動槽，22-1導向孔，22-2凹槽，22-3左水平滑動槽前側壁外沿，22-4頂沿，23左連接塊，24中心螺旋，25右水平基座臂，26基座，26-1滑動孔，26-2上水平環槽，26-3，下水平環槽，26-4下豎軸，26-5環行凹槽，27左水平基座臂，28三角架腿，29導向、制動滑柄，30圓環，31望遠鏡制動螺旋，32照準部制動螺旋。以下結合附圖和實施例對本發明詳細說明。
具體實施例方式
參見圖1～10，示出了一種三等分角光學經緯儀結構、組裝關係及原理示意圖，如圖1～3所示，一種三等分角光學經緯儀，包括帶有望遠鏡、水平度盤、光學對中器的照準部，基座及三腳支架，其特徵是在照準部1下部增設三等分角機構2及其連接的模擬角邊左、右滑動槽機構3，並整體固定連接到帶左右水平基座臂的三腳支架4上。所述的三等分角機構2是由丁字尺16、丁字尺尺頭19左端通過鉸軸15連接的直角尺滑塊20及右端通過鉸軸15連接的輔助直尺滑塊11組成，丁字尺尺身工作邊18-1與兩鉸軸15的軸心距離19-1的中點19-2位於同一直線，直角尺滑塊豎直邊20-3頂端鉸接於丁字尺尺頭19左端的鉸軸15上，從鉸軸15的軸心到直角尺滑塊20水平邊內沿20-2的垂直距離20-4等於丁字尺16的兩鉸軸15軸心距離19-1的二分之一，輔助直尺滑塊11鉸接於尺頭19右端的鉸軸15上，其前沿11-1與鉸軸15軸心位於同一直線；如圖2，圖4～5所示，因為在0°-180°，三等分角機構的丁字尺尺身工作邊18-1所掃過的區域為圖中斜線區，方格區域為尺身工作邊18-1和180°角的兩邊OM、ON都不能到達的區域，為保證丁字尺在殼架8內自由移動，三等分角機構2的丁字尺16置於由中心開有光孔的圓形頂板8-1及底板8-2通過其位於130°～180°區間邊緣上的圓弧豎邊8-3固定連接構成的殼架8的底板8-2上。如圖6，圖7所示，所述的直角尺滑塊20水平邊內沿側及輔助直尺滑塊11的前尺邊側分別設有凸邊20-6、11-3及擋邊20-5、11-2。組裝時，殼架8的頂板8-1與照準部底部可採用焊接或粘接的方法固定連接。
如圖2-3，圖6-8所示，所述的模擬角邊左、右滑動槽機構3的組成及連接為位於同一平面設置的左、右兩個可環繞帶水平環槽的中豎軸17張開與閉攏的水平滑動槽22、12具有相同形狀的橫截面，且其前側壁分別設有與所述的直角尺滑塊20水平邊內沿側設置的凸邊20-6及擋邊20-5對應的頂沿22-4及凹槽22-2，與輔助直尺滑塊11的前尺邊側設置的凸邊11-3及擋邊11-2對應的頂沿12-4及凹槽12-2，後側壁開有水平導向孔22-1、12-1，後側壁頂沿設有水準儀10，並分別通過左、右轉動連接支架21、9固定連接圓環30，圓環30以滑動配合依次套裝在中豎軸17的下水平環槽17-2中，左、右水平滑動槽交叉端以與中豎軸17匹配的圓弧面與中豎軸滑動配合設置在上水平環槽17-1中，外端分別固定連接左、右連接塊23、13，左、右連接塊23、13分別與左、右光學對中器6為同心同直徑圓柱體，並通過底部中心開孔以滑動配合套裝在與光學對中器固定連接的豎軸6-1上端，豎軸下端以滑動配合插入腳螺旋14的螺紋軸套14-1的沉孔中，這樣光學對中器自身可自由轉動；直角尺滑塊20及輔助直尺滑塊11分別以滑動配合裝入左右水平滑動槽22、12內，凸邊20-6、11-3分別搭在與其對應的頂沿22-4、12-4上，擋邊20-5，11-2分別插入與其對應的凹槽22-2、12-2中，擋邊，凹槽結構可防止兩個滑塊從水平滑動槽中脫出，直角尺滑塊20及輔助直尺滑塊11分別與由水平滑動槽後側壁導向孔22-1、12-1穿出的導向、制動滑柄29固定連接，可通過將帶螺紋的導向、制動滑柄29擰入直角尺滑塊20及輔助直尺滑塊11中設置的對應螺孔實現固定連接。工作時，擰松導向、制動滑柄29，這時，它可通過螺紋連接帶動兩滑塊沿導向孔22-1、12-1在兩水平滑動槽內滑動，當完成操作時，擰緊導向、制動滑柄29，則兩滑塊制動。所述的輔助直尺滑塊11的前沿11-1、右水平滑動槽前側壁外沿12-3、中豎軸17軸心及右光學對中器6豎軸6-1軸心位於同一直線，所述的直角尺滑塊20的水平邊內沿20-2、左水平滑動槽22前側壁外沿22-3、中豎軸17軸心及左光學對中器6豎軸6-1軸心位於同一直線。所述的輔助直尺滑塊11及直角尺滑塊20頂面、左、右水平滑動槽22、12的後側壁頂面及左、右連接塊23、13頂面位於同一平面，這樣可實現準確三等分角。組裝時，中豎軸17頂端與殼架8底板可通過焊接或粘接固定連接，中豎軸17底端以滑動配合插入腳螺旋14的螺紋軸套14-1上端設置的沉孔中。為保證兩個左、右水平滑動槽22、12可環繞中豎軸17閉攏，從結構製作上，所述的左連接塊23其高度略大於右水平滑動槽12後側壁高度，其沿左水平滑動槽前側壁外沿22-3延伸處為半圓臺階，臺階高度與右水平滑動槽後側壁高度相等；所述的右水平滑動槽12的長度大於左水平滑動槽22的長度，長度差值略大於光學對中器直徑。這樣左、右水平滑動槽22、12可形成零度閉合。為保證左、右水平滑動槽22、12位於同一平面，左、右轉動連接支架21、9的高度應調整合適。
所述的帶左右水平基座臂27、25的的三腳支架其頂部為基座26，基座26中央為內開滑動孔26-1，外設上、下水平環槽26-2、26-3的下豎軸26-4，可在滑動孔26-1中自由滑動的中心螺旋24通過其環周凸緣24-1裝入滑動孔26-1側壁的環行凹槽26-5內，位於同一平面設置的厚度相同的左右兩水平基座臂27、25分別通過左、右轉動連接支架21、9固定連接圓環30，圓環30以滑動配合依次套裝在下豎軸26-4的下水平環槽26-3中，左、右水平基座臂27、25交叉端以與下豎軸26-4匹配的圓弧面與下豎軸滑動配合設置在上水平環槽26-2中，外端分別開有中心螺旋滑動孔27-1，25-1並通過安裝其中的中心螺旋24分別螺紋連接設置於左、右光學對中器6下部的腳螺旋14的螺紋軸套14-1。為保證左、右水平基座臂27、25位於同一平面，左、右轉動連接支架21、9的高度應調整合適。三角架腿28分別設置在基座、左、右水平基座臂底部。
操作及原理依建築設計在施工現場需三等分地面一個角∠AOB，步驟如下(1)在角頂點0打一個樁子，樁子上標識0點；在OA射線上打一個樁子；樁子上用小釘標識A點；在OB射線上打一個樁子，樁子上用小釘標識B點；在OA、OB間連接細線；(2)撐開三等分角光學經緯儀的帶左右水平基座臂的三腳支架4，按照常規方法通過架腿伸縮調整，使基座26基本水平，同時使基座26的下豎軸26-4軸心大致對準地面上的A點；然後將三等分角光學經緯儀包括照準部1，三等分角機構2，模擬角邊左、右滑動槽機構3的主體部分通過三個腳螺旋14對位輕輕放在帶左右水平基座臂的三腳支架26上，並分別用中心螺旋24連接好。使左、右水平基座臂27、25大致對準地面上的OA、OB；均勻用力將三角架腿28腳部踩入土中，旋轉腳螺旋14使水準器10的氣泡居中；(3)若照準部1的光學對中器目鏡7內的十字絲中心點與地面上的0點相距較小，可鬆動中心螺旋24，在滑動孔26-1中滑動儀器主體部分，使光學對中器目鏡7內的十字絲中心點對準樁上的小釘0，擰緊中心螺旋24；用同樣方法在左水平基座臂27上設置的中心螺旋滑動孔27-1中滑動儀器主體部分使左光學對中器目鏡7內的十字絲中心點落在地面上線段OA上，擰緊左中心螺旋24；在右水平基座臂25上設置的中心螺旋滑動孔25-1中滑動儀器主體使右光學對中器目鏡7內的十字絲中心點落在地面上線段OB上，擰緊右中心螺旋24；(4)移動三等分角機構2上的控制直角尺滑塊20、輔助直尺滑塊11的左、右導向、制動滑柄29，使其分別在相應的左、右水平滑動槽22、12中滑動，通過照準部的光學對中器目鏡7使十字絲中心點落在丁字尺尺身工作邊18-1上，然後通過擰緊左、右導向、制動滑柄29，分別鎖定直角尺滑塊20和輔助直尺滑塊11。(5)打開望遠鏡制動螺旋31，照準部制動螺旋32，使望遠鏡5目鏡內的十字絲中心點依次對準三等分角機構2上的左鉸軸12軸心、丁字尺尺身工作邊18-1，鎖定照準部制動螺旋32，通過樹立花杆完成地面上∠AOB三等分。
三等分角原理證明圖10是圖3的等效原理圖，圖中，O′A′為中豎軸17軸心與左對中器豎軸6-1軸心連線，等效OA邊，O′B′為中豎軸17軸心與右對中器豎軸6-1軸心連線，等效OB邊，∠AOB＝∠A′O′B′，E、G分別為左、右鉸軸15軸心，DH為直角尺滑塊水平邊內沿20-2，ED為直角尺滑塊豎直邊20-3上的左鉸軸15軸心到水平邊內沿20-2的距離204，EG為丁字尺尺頭19上左、右鉸軸15的軸心距離19-1，F為鉸軸軸心距離中點19-2，O′F為丁字尺尺身工作邊18-1，由本發明特徵可知輔助直尺滑塊11的前沿11-1、右水平滑動槽前側壁外沿12-3、中豎軸17軸心及右光學對中器豎軸6-1軸心位於同一直線，直角尺滑塊20的水平邊內沿20-2、左水平滑動槽22前側壁外沿22-3、中豎軸17軸心及左光學對中器豎軸6-1軸心位於同一直線。所以，DH與A′O′重合，G與O′B′重合，只需證明∠DO′E＝∠E O′F＝∠FO′G即可。連接O′E，∵DE＝EF，O′E為公共邊，∴直角三角形DO′E≌直角三角形F O′E，∠DO′E＝∠FO′E；又∵EF＝FG，O′F為公共邊，∴直角三角形FO′E≌直角三角形F O′G，∠FO′E＝∠F′O′G，∴∠DO′E＝∠FO′E＝∠FO′G′。即∠AO′E＝∠EO′F＝∠FO′B′，三等分∠A′OB′成立，三等分∠AOB成立。
權利要求
1.一種三等分角光學經緯儀，包括帶有望遠鏡、水平度盤、光學對中器的照準部，基座及三腳支架，其特徵是在照準部下部增設三等分角機構及其連接的模擬角邊左、右滑動槽機構，並整體固定連接到帶左右水平基座臂的三腳支架上。
2.根據權利要求1所述的一種三等分角光學經緯儀，其特徵是所述的三等分角機構是由丁字尺、丁字尺尺頭左端通過鉸軸連接的直角尺滑塊及右端通過鉸軸連接的輔助直尺滑塊組成，丁字尺尺身工作邊與兩鉸軸的軸心距離的中點位於同一直線，直角尺滑塊豎直邊頂端鉸接於丁字尺尺頭左端的鉸軸上，從鉸軸的軸心到直角尺滑塊水平邊內沿的垂直距離等於丁字尺的兩鉸軸軸心距離的二分之一，輔助直尺滑塊鉸接於尺頭右端的鉸軸上，其前沿與鉸軸軸心位於同一直線；三等分角機構的丁字尺置於由中心開有光孔的圓形頂板及底板通過其位於130°～180°區間邊緣上的圓弧豎邊固定連接構成的殼架的底板上，殼架的頂板與照準部底部固定連接。
3.根據權利要求2所述的一種三等分角光學經緯儀，其特徵是所述的直角尺滑塊水平邊內沿側及輔助直尺滑塊的前尺邊側分別設有凸邊及擋邊。
4.根據權利要求1或3所述的一種三等分角光學經緯儀，其特徵是所述的模擬角邊左、右滑動槽機構的組成及連接為位於同一平面設置的左、右兩個可環繞帶水平環槽的中豎軸張開與閉攏的水平滑動槽具有相同形狀的橫截面，且其前側壁分別設有與所述的直角尺滑塊水平邊內沿側及輔助直尺滑塊的前尺邊側設置的凸邊及擋邊對應的頂沿及凹槽，後側壁開有水平導向孔，後側壁頂沿設有水準儀，並分別通過左、右轉動連接支架固定連接圓環，圓環以滑動配合依次套裝在中豎軸的下水平環槽中，左、右水平滑動槽交叉端以與中豎軸匹配的圓弧面與中豎軸滑動配合設置在上水平環槽中，外端分別固定連接左、右連接塊，左、右連接塊分別與左、右光學對中器為同心同直徑圓柱體，並通過底部中心開孔以滑動配合套裝在與光學對中器固定連接的豎軸上端，豎軸下端以滑動配合插入腳螺旋的螺紋軸套的沉孔中；直角尺滑塊及輔助直尺滑塊分別以滑動配合裝入左右水平滑動槽內，且與由水平滑動槽後側壁導向孔穿出的導向、制動滑柄固定連接，所述的輔助直尺滑塊的前沿、右水平滑動槽前側壁外沿、中豎軸軸心及右光學對中器豎軸軸心位於同一直線，所述的直角尺滑塊的水平邊內沿、左水平滑動槽前側壁外沿、中豎軸軸心及左光學對中器豎軸軸心位於同一直線，所述的輔助直尺滑塊及直角尺滑塊頂面、左、右水平滑動槽的後側壁頂面及左、右連接塊頂面位於同一平面，中豎軸頂端與殼架底板固定連接，底端以滑動配合插入腳螺旋的螺紋軸套上端設置的沉孔中。
5.根據權利要求4所述的一種三等分角光學經緯儀，其特徵是所述的左連接塊其高度略大於右水平滑動槽後側壁高度，其沿左水平滑動槽前側壁外沿延伸處為半圓臺階，臺階高度與右水平滑動槽後側壁高度相等。
6.根據權利要求4所述的一種三等分角光學經緯儀，其特徵是所述的右水平滑動槽的長度大於左水平滑動槽的長度，長度差值略大於光學對中器直徑。
7.根據權利要求1所述的一種三等分角光學經緯儀，其特徵是所述的帶左右水平基座臂的三腳支架其頂部為基座，基座中央為內開滑動孔外設上、下水平環槽的下豎軸，可在滑動孔中自由滑動的中心螺旋通過其環周凸緣裝入滑動孔側壁的環行凹槽內，位於同一平面設置的厚度相同的左右兩水平基座臂分別通過左、右轉動連接支架固定連接圓環，圓環以滑動配合依次套裝在下豎軸的下水平環槽中，左、右水平基座臂交叉端以與下豎軸匹配的圓弧面與下豎軸滑動配合設置在上水平環槽中，外端分別開有中心螺旋滑動孔，並通過安裝其中的中心螺旋分別螺紋連接設置於左右光學對中器下部的腳螺旋的螺紋軸套，三角架腿分別設置在基座、左、右水平基座臂底部。
全文摘要
本發明涉及一種三等分角光學經緯儀，包括帶有望遠鏡、水平度盤、光學對中器的照準部，基座及三腳支架，其特徵是在照準部下部增設三等分角機構及其連接的模擬角邊左、右滑動槽機構，並整體固定連接到帶左右水平基座臂的三腳支架上。本發明的有益效果是對現有的光學經緯儀進行了改進，使其在測量水平角、豎直角、高程和距離基礎上，增設了準確三等分角的功能，針對在建築設計、環境規劃及大型場館裝潢設計中涉及角度的準確三等分問題，為現場施工提供了有效實用的工具，儀器結構簡單，操作容易，無須計算可快速準確完成三等分角的實際操作。
文檔編號G01C1/02GK1862224SQ20061001432
公開日2006年11月15日 申請日期2006年6月13日 優先權日2006年6月13日
發明者趙建科 申請人:趙建科