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

關(guān)鍵詞：三位一體；水準(zhǔn)尺輔助架；設(shè)計(jì)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，水準(zhǔn)尺有了很大改進(jìn)，但其精度、自動(dòng)化、智能化程度尚不能完全滿足現(xiàn)代精密測(cè)量的要求。研究如何提高水準(zhǔn)尺的性能和其對(duì)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(jì)

本設(shè)計(jì)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(wú)線測(cè)距及照明功能。該輔助架可提高水準(zhǔn)尺的性能和對(duì)其工作環(huán)境的適應(yīng)性，使水準(zhǔn)測(cè)量更簡(jiǎn)單，更方便，更快捷。

（一）設(shè)計(jì)的背景和意義

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

（1）人工扶尺誤差較大。整個(gè)測(cè)量過(guò)程中，通過(guò)專人扶尺來(lái)確保水準(zhǔn)尺豎立在測(cè)點(diǎn)上。當(dāng)觀測(cè)點(diǎn)位較多時(shí)，扶尺人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，難免會(huì)出現(xiàn)晃動(dòng)，即使是微小的晃動(dòng)也會(huì)引起讀數(shù)偏差，降低測(cè)量精確度。（2）暗處測(cè)量不方便。目前使用的水準(zhǔn)尺無(wú)照明裝置，若在夜間、隧道內(nèi)等較暗處測(cè)量時(shí)，只能采用手電照明。手電照明照度不均勻，給測(cè)量讀數(shù)帶來(lái)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(diǎn)耗時(shí)多，效率低。確定轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí)，為使測(cè)量前后視距大致相等，需要經(jīng)過(guò)多次反復(fù)瞄準(zhǔn)、測(cè)距，方能確定轉(zhuǎn)點(diǎn)位置。耗時(shí)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(chǎng)上也有一些免扶水準(zhǔn)尺，但由于其裝置所限，使其無(wú)法豎立在靠近墻邊水準(zhǔn)原點(diǎn)上，導(dǎo)致此類水準(zhǔn)尺使用范圍受限。

（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

整個(gè)結(jié)構(gòu)包括臺(tái)座（側(cè)面設(shè)有滑動(dòng)環(huán)槽）、伸縮架腿（帶鎖緊螺栓）、帶矩形孔的轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤、可鎖定軸承、腳螺旋（3個(gè)）、圓水準(zhǔn)器、燈帶（帶夾持裝置，平時(shí)裝入臺(tái)座下方的矩形盒內(nèi)，需要時(shí)拿出并掛到水準(zhǔn)尺上即可）、穩(wěn)定扣鎖（3道）及無(wú)線測(cè)距裝置，如下圖所示。其中，臺(tái)座與伸縮腿通過(guò)設(shè)置在滑動(dòng)環(huán)槽內(nèi)滑動(dòng)件連接，實(shí)現(xiàn)了架腿繞臺(tái)座360°旋轉(zhuǎn)，解決了常規(guī)免扶水準(zhǔn)尺無(wú)法豎立在靠近墻邊水準(zhǔn)原點(diǎn)上的問(wèn)題。

使用時(shí)，首先根據(jù)地形調(diào)整三條伸縮架腿，使得臺(tái)座大致水平。然后扣好穩(wěn)定扣鎖，確保架腿穩(wěn)定不滑動(dòng)。第三，將水準(zhǔn)尺穿過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)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(diǎn)上。最后，通過(guò)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(cè)量時(shí)，還應(yīng)掛上燈帶并打開電源。在測(cè)量過(guò)程中，當(dāng)需要變換水準(zhǔn)尺的角度時(shí)，只需打開軸承鎖即可實(shí)現(xiàn)，方便快捷。

（三）APP客戶端

開發(fā)APP客戶端，成功實(shí)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(guò)手機(jī)遙控，實(shí)現(xiàn)水準(zhǔn)尺自主旋轉(zhuǎn)、燈帶照亮和顯示視距，同時(shí)還可自動(dòng)保存測(cè)量數(shù)據(jù)并自動(dòng)帶入函數(shù)計(jì)算，完成內(nèi)業(yè)任務(wù)。

二、水準(zhǔn)尺輔助架的優(yōu)勢(shì)

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

目前，無(wú)論是工程、礦山、水利、勘測(cè)，還是相關(guān)設(shè)計(jì)單位，對(duì)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(duì)其工作環(huán)境的適應(yīng)性，使水準(zhǔn)測(cè)量變得更簡(jiǎn)單、更方便、更快捷，故其進(jìn)入市場(chǎng)前景非常可觀，預(yù)計(jì)會(huì)達(dá)到難以超越的銷售高峰。

三、市場(chǎng)定位

（一）目前市場(chǎng)對(duì)該設(shè)備的需求狀況分析

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

（二）市場(chǎng)前景分析

三位一體水準(zhǔn)尺輔助架作為一種改進(jìn)型水準(zhǔn)尺，成功解決了水準(zhǔn)測(cè)量中人工扶尺不直造成的精度不足、光線較暗處測(cè)量不便及現(xiàn)有免扶水準(zhǔn)尺無(wú)法豎立在靠近墻邊水準(zhǔn)原點(diǎn)上等諸多問(wèn)題，且自動(dòng)化、智能化程度高，正好滿足人們對(duì)水準(zhǔn)尺的需求。另外，通過(guò)調(diào)查分析，該輔助架的功能優(yōu)于目前市場(chǎng)上的絕大部分改進(jìn)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(chǎng)前景。

四、結(jié)語(yǔ)

（1）三位一體水準(zhǔn)尺輔助架可通過(guò)調(diào)節(jié)腳螺旋使轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤水平，即使水準(zhǔn)尺豎直，成功解決了傳統(tǒng)水準(zhǔn)測(cè)量中因人工扶尺不直而造成的誤差過(guò)大的問(wèn)題。（2）三位一體水準(zhǔn)尺輔助架的燈帶可實(shí)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(cè)量不便的問(wèn)題。（3）三位一體水準(zhǔn)尺輔助架的架腿可以繞臺(tái)座360°旋轉(zhuǎn)，解決了現(xiàn)有免扶水準(zhǔn)尺無(wú)法豎立在靠近墻邊水準(zhǔn)原點(diǎn)上的問(wèn)題。

注：本設(shè)計(jì)參加2018年“挑戰(zhàn)杯——彩虹人生”全國(guó)職業(yè)學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)效創(chuàng)業(yè)大賽，獲得特等獎(jiǎng)；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(jiǎng)。

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作者簡(jiǎn)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(cè)量?jī)x器的技術(shù)革新。