[发明专利]数字水准仪电子读数系统误差检测装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字水准仪的检测装置和检测方法，特别是数字水准仪电子读数系统误差的检测装置及检测方法。

背景技术

水准仪用于测量地面上两点的高差。数字水准仪是水准仪的一种，数字水准仪是在传统光学自动安平水准仪增加一套电子读数系统，以实现自动标尺读数。因此，数字水准仪不仅要达到光学自动安平水准仪全部技术指标，还必须达到电子读数系统的技术指标。目前，国内只有博飞公司的数字水准仪产品进入批量生产阶段，国外也只有少数厂家可以生产数字水准仪。关于数字水准仪的检测方法，与传统光学自动安平水准仪相同的部分可以继续执行国家标准中的相关规定，而新增加的电子读数系统的技术要求和检测方法，国家标准中尚无相关内容。数字水准仪与传统光学水准仪在检测方法上的一个重要区别在于：传统光学水准仪是利用望远镜分划板十字丝的横丝去照准水准尺上的刻划来进行标尺读数，水准尺上的一条水平线就可以确定标尺的读数，因此可以通过分别检测标尺精度和水准仪精度来检测水准仪的读数精度；而数字水准仪是利用水准尺上一段条码在望远镜的光电传感器(如CCD)上的影像来进行标尺读数，同时由于知识产权的原因，各生产厂家的水准尺编码方案不同，仪器的电子读数精度还与其编码解码方案有关，因此只能用各水准仪生产厂的专用水准尺与该生产厂的数字水准仪配合起来进行电子读数精度的检测，用电子读数结果与标准长度相比较，以此评价电子读数系统的精度。

现有的技术方案主要为：以双频激光干涉仪提供的干涉条纹作为标准长度，用电子读数系统的测量结果与之比较，以此确定测量误差。检测装置又分标尺横放与标尺竖放两种结构。标尺横放时(如图1所示)，利用平面反射镜将数字水准仪视准轴偏转90°，使数字水准仪能观察到水平放置的标尺，标尺固定在测量车上，通过测量车的移动使标尺水平移动；标尺竖放时(如图2所示)，标尺固定在垂直测量导轨上，通过测量导轨的移动使标尺垂直移动。

标尺横放的优点是标尺的移动精度不受重力的影响，检测装置相对简单，但受反射镜的限制，测程较短。标尺竖放的检测设备造价较高，难以在生产厂家推广。上述两种方法都存在两个共同问题：首先，都采用双频激光干涉仪的测量值作为真值。双频激光干涉仪价格昂贵，操作复杂，费时，适用于科研单位和计量检定单位，而不适合批量产品的检测。第二，数字水准仪的测程一般在100米左右，而采用上述两种方法，无论标尺横放还是竖放，要达到测程要求都需要有一个100米左右的室内通视长度，这在实际生产过程中会带来一定的困难。

发明内容

针对现有数字水准仪的检测装置和检测方法存在不足，本发明在真实的反映仪器的精度水平和可靠性水平的前提下，使用一种结构简单、空间紧凑、价格相对低廉的检测装置，简便、快捷地检测数字水准仪的精度。

本发明数字水准仪的检测装置包括升降台、水准尺和望远镜系统，水准尺垂直固定在升降台的活动拖板上，望远镜置于被测数字水准仪前，望远镜物镜与被测数字水准仪物镜相对，望远镜目镜与水准尺相对。

本发明数字水准仪的检测装置中，水准尺为垂直竖放的方式。升降台具有适宜的精度，一般可以采用电控升降台，将专用水准尺固定在电控升降台的活动拖板上，调整升降台，使导轨处于铅垂位置，水准尺铅垂固定在电控升降台的活动拖板上。升降台的核心部件是精密螺旋丝杠和精密导轨，由步进电机带动丝杠旋转，丝杠带动拖板沿导轨升降。步进电机由计算机和控制器进行控制和驱动，升降台升降的高度可以预先设定，仪器检测过程中，只要按动按钮或给出命令，升降台就可以按照设定的步长带动专用水准尺升降。步进电机、丝杠和导轨的精度保证了升降台的移动精度(可达到优于0.003mm，精度最低优于0.005mm)，完全可以满足一定等级仪器测量精度的要求。使用时，望远镜至水准尺的距离与望远镜放大倍数的乘积为数字水准仪最大测程的25％～100％，一般按最大测程值确定即可。

望远镜放大倍数一般可以测试场地和数字水准仪的测程确定，一般可以选择的放大倍数为5～50倍，以满足测试场地和数字水准仪的最大测程等要求。如对于测程100m的数字水准仪，采用25倍的望远镜，只需望远镜距水准尺4m左右即可进行测试。

当然，如果有适宜的测试场所，也可以不使用望远镜，其它部件和测试方法均可不变。即：检测装置包括升降台和水准尺，水准尺垂直固定在升降台的活动拖板上，被测数字水准仪与水准尺相对。