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检测6徕卡GPS对中基座和连接器的替代与改进.doc

关 键 词:
检测 徕卡 GPS 基座 连接器 替代 改进
资源描述:
1徕卡 GPS 对中基座和连接器的替代与改进郑传刚 (中铁十七局集团第五工程有限公司 山西太原)摘 要: 徕卡 GPS 的质量和性能虽被广大测量工作者所公认,但该产品所配备的连接器和对中基座在设计结构上存在一定的弊端,直接影响到测量成果的精度。本文主要阐述了通过选用国产连接器和基座并加以改进所达到的效果。关 键 词 : GPS 基 座 连 接 器 替 代 改 进 1 概况近年来随着我国高铁建设的不断发展,对测量精度提出了较高的要求,GPS 测量技术的应用,使得测量工作发生了历史性的变革。在我们施工企业,施工控制网的成果精度直接影响到施工过程中隧道、桥梁、轨道铺设等施工环节的测设精度,因而对我们控制网测设所使用的GPS仪器精度指标、稳定性等指标提出了更高的要求。为了提升公司仪器设备的配备,提高测量精度和效率,公司经过对国外的天宝 R8、徕卡 GS15和国内的华测 X91三个品牌进行了针对性的了解,通过实物的演示和性能的对比,最终选定了徕卡的 GS15型 GPS。该款机型功能先进、性能稳定,设计理念较人性化,尤其是他的后处理软件 LGO在业界享负盛名,具有很高的权威性。2 徕卡 GPS 原装配套基座的特点由于徕卡产品一贯的设计理念,在其产品设计上也存在不少美中不足的地方,例如其所有型号的全站仪均采用激光对中、棱镜基座没有精平装置、光学对点器不在连接器上而是设计在基座部位的设计(下对点式) ,以上列举的设计方式存在一定的弊端。如激光对点器的设计可以说是“华而不实” ,主要存在激光点光斑大、激光点出现偏心现象后非厂家专业人员无法检校的的缺陷,较常规的光学对点器精度低,对测角和测距的作业精度有一定影响;同时它的棱镜基座、GPS 基座独特的设计结构也直接影响到对中精度和调校的便捷性。徕卡 GS15型 GPS在基座配备上也延续采用了 GRT146型基座加 GDF22型连接器的组合形式(见下图) 。徕卡 GRT146型基座2mm/6′圆气泡光学对点器旋转锁扭2该基座优缺点如下:优点:加工精密、稳定性较好、尤其是在连接器侧面设置有测高尺量取仪高时的固定孔,采用徕卡的专用测高尺可以精确的量出仪器的架设垂直高度,比其他品牌的 GPS采用普通钢卷尺量取仪器斜高的方式更精确,一人便能精确完成仪高的量取和读数工作。缺点:由于原装基座均为匈牙利进口,价位较高,单组基座价格在 6000元人民币以上、没有精平设计的长水准管泡,仅有一个 2mm/6′精度的粗平圆气泡,因圆气泡从侧面观看时易产生视觉偏差,必须从气泡正上方观看方可进行较精确整平,因而仪器架设高度受架设人员身高限制,在使用过程中气泡、光学对点器失准不宜发现,不便于对圆气泡和光学对点器的检校,且必须采用专业的平板仪和下对中器调试台方能对圆水准泡和光学对点器进行调校。3 徕卡 GPS 基座改进目的及实际应用效果3.1 改进目的(1)降低采购价格;(2)提高整平对中精度;(3)继续保留能够采用原有测高尺量取仪高的优点;(4)达到在不借助于平板仪和下对中器调试台等专业检校设备的情况下,能方便快捷的完成光学对点器、管水准泡和圆水准泡的检校工作。3.2 改进思路和方法由于国产通用型光学对中基座市场价格便宜,并且光学对点器和管气泡都设计在了连接器上(上对点式) ,对中整平精度高且检校方便,价格都在 400元以下。能否以国产通用型基座为基础,通过对连接器部分进行改进精加工得以实现改进目的呢?经过对国内多家基座生产厂家的产品进行解,最终选定江阴香江光电仪器有限公司生产的AJ13(D2)+AL13-1型通用光学对中基座作为替代改进对向,经过反复对该基座外形尺寸的测量,制定了两套改进方案:第一种,在该基座的基础上加装转换连接头。连接头顶部加工成 5/8罗纹头,底部加工成与基座顶部凹孔内径相同的尺寸,为了能够继续采用测高尺量取仪高,将该基座连接器侧面的制动螺杆取消,将测高尺挂孔设计在此处。此方法改进速度快、费用低;但转换连接头加工精度要求高,且加工公差间隙小了不宜拼装和分解,公差间隙大虽易于拼装和分解了,但直接影响上端仪器的相位同心度。第二种,在该基座的基础上,将连接器上部在车床上车掉一节,并加工成内丝,用不锈钢材料加工一节连接杆,连接杆顶部同样加工成 5/8罗纹头,下部加工成外丝拧入连接器顶端,同样将该基座连接器侧面的制动螺杆取消,将测高尺挂孔设计在此处。此方法改进较复杂,加工精度要求高,批量加工时为保证加工部件达到同等精度需要用到数控机床,此方法由于免去后期使用过程中的拼装环节,从而较前一种改进方法在稳定性和精度上都有所提高。经综合考虑最终采用第二种改进方案,通过与江阴香江光电仪器有限公司生产科取得联系,按照我方提供的各部尺寸及要求为我们加工出了符合我方精度要求的产品,在外观颜色上将其喷成了徕卡的主色调橄榄绿色。3AJ13(D2)+AL13-1型通用光学对中基座改进前图片AJ13(D2)+AL13-1型通用光学对中基座改进后图片3.2 改进前后对比(1)经改进的基座购买价格为 500元/台,每台较原装进口基座价格节省 5500元;按照1+4的配置计算,整套 GPS节省 5500×5=27500元。(2)假如在不考虑光学对点器偏心误差的情况下,通过加装精平管气泡后对中精度有了很大的提高(改进前圆气泡精度为 2mm/6′,改进后管气泡精度 2mm/60″) 。假设仪器架设高度为 1.4m,如果气泡偏离值为 2mm,在改进前后对对中精度的影响值分别为:改进前:tan0°6′00″×1.4=2.2mm改进后:tan0°0′60″×1.4=0.4mm通过对比计算,经过改进加装精平管气泡的基座在对中精度上有了进一步的提高。测高尺挂孔测高尺2mm/60″管气泡制动螺杆光学对点器2mm/6″管气泡4(3)由于改进后在仪器架设时管气泡从侧面就能清晰看到,避免了圆气泡必须从正上方才能看清的尴尬,因而在野外 GPS静态作业时当周围有低矮树木或灌木时可以尽可能的将仪器架设的更高一些。(4)改进后的光学对点器在连接器上部,它能够随着连接器自由旋转,因而在架设使用过程中一旦管气泡和光学对点器出现失准现象就能够及时的发现,并且仅用一根校针就能完成整个检校工作。由以上对比不难看出,只有在实际的使用过程中不断总结和改进才能更有效的提高仪器的精度。4 结束语近些年来 GPS在工程领域的运用已屡见不鲜,在长距离大范围控制网的应用中已经显现出其优势,通过此次针对徕卡 GPS基座的改进,希望有越来越多的人们在测量领域不断的发现并加以改进,使我们的仪器精度在不断的改进中提高。
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