一種三位一體水準尺輔助架的設計

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

關鍵詞：三位一體；水準尺輔助架；設計

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

一、水準尺輔助架的設計

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

（一）設計的背景和意義

目前水準測量多使用雙面水準尺，尺長3m，兩根為一副。使用該類水準尺存在諸多問題，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尺豎立在測點上。當觀測點位較多時，扶尺人員勞動強度大，難免會出現晃動，即使是微小的晃動也會引起讀數偏差，降低測量精確度。（2）暗處測量不方便。目前使用的水準尺無照明裝置，若在夜間、隧道內等較暗處測量時，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）確定轉點耗時多，效率低。確定轉點時，為使測量前后視距大致相等，需要經過多次反復瞄準、測距，方能確定轉點位置。耗時多，工作效率低下。（4）目前免扶水準尺的使用范圍受限。雖然目前市場上也有一些免扶水準尺，但由于其裝置所限，使其無法豎立在靠近墻邊水準原點上，導致此類水準尺使用范圍受限。

（二）結構設計

整個結構包括臺座（側面設有滑動環槽）、伸縮架腿（帶鎖緊螺栓）、帶矩形孔的轉動圓盤、可鎖定軸承、腳螺旋（3個）、圓水準器、燈帶（帶夾持裝置，平時裝入臺座下方的矩形盒內，需要時拿出并掛到水準尺上即可）、穩定扣鎖（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置在滑動環槽內滑動件連接，實現了架腿繞臺座360°旋轉，解決了常規免扶水準尺無法豎立在靠近墻邊水準原點上的問題。

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

（三）APP客戶端

開發APP客戶端，成功實現了“互聯網+工業”。APP主要功能為三位一體輔助架控制器，可以通過手機遙控，實現水準尺自主旋轉、燈帶照亮和顯示視距，同時還可自動保存測量數據并自動帶入函數計算，完成內業任務。

二、水準尺輔助架的優勢

（1）專業性強。三位一體水準尺輔助架專門為解決目前水準測量中諸多不便而設計打造的，專業性強。（2）實用性強。三位一體水準尺輔助架成功解決了水準測量中人工扶尺不直、光線較暗處測量不便及現有免扶水準尺無法豎立在靠近墻邊水準原點上等諸多問題，實用性強。（3）簡化測量。水準尺輔助架實現了便捷操作、夜間讀數、水平微調及快速測量前后視距的功能，使水準測量更簡單、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，還是相關設計單位，對水準尺的需求量都非常大。而三位一體水準尺輔助架可提高水準尺的性能和對其工作環境的適應性，使水準測量變得更簡單、更方便、更快捷，故其進入市場前景非?？捎^，預計會達到難以超越的銷售高峰。

三、市場定位

（一）目前市場對該設備的需求狀況分析

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

（二）市場前景分析

三位一體水準尺輔助架作為一種改進型水準尺，成功解決了水準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有免扶水準尺無法豎立在靠近墻邊水準原點上等諸多問題，且自動化、智能化程度高，正好滿足人們對水準尺的需求。另外，通過調查分析，該輔助架的功能優于目前市場上的絕大部分改進型水準尺，而成本卻較低。因此，三位一體水準尺輔助架擁有廣闊市場前景。

四、結語

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

注：本設計參加2018年“挑戰杯——彩虹人生”全國職業學校創新創效創業大賽，獲得特等獎；參加“建行杯”第四屆遼寧省大學生創新創業大賽，獲得金獎。

參考文獻：

[1]李玉霞.測繪儀器發展現狀調查與分析.經驗交流，2012（5）.303.

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[3]曹毅.水準測量的誤差來源及其控制方法.湖北工業大學學報，2009（4）.90-91.

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