【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于施工测量，具体涉及一种沉桩施工三维坐标与测量基线精准测量装置及方法。
技术介绍
1、在沉桩施工时，为了实施精确的施工桩位定位，需要安装测距仪、测倾仪和gps等测量仪器，利用测量仪器相对于船体的坐标(称为船固坐标)和对应的大地坐标转换关系，将桩位船体坐标转换为大地坐标。因桩体受巨大锤击力作用下沉至土体内部，桩身表面和顶部无法安装可靠定位装置，不能直接使用gps对桩定位，因此，建立分级控制定位模式。首先安装gps对船体定位，再以船为参考物，使用安装的测距仪和测倾仪对桩定位。基于上述方法，在获取gps和测距仪船固坐标条件下，建立沉桩定位算法。两个测距仪根据测量距离换算得到桩体实际倾角或桩架测倾仪直接测量得到桩体实际倾角，再依据船固坐标计算得到桩体船固坐标。使用gps船固坐标系和大地坐标系之间转换参数，将桩体船固坐标转换为工程坐标，即可完成海上沉桩定位。因此，在实施坐标转换前，需要获取测距仪和gps精确的船固坐标，一般为毫米级。测距仪工作时发出直线激光照射于被测物体形成光点，此直线称为测量基准线，光点船体相对坐标根据测距仪船体相对坐标、测距仪发射激光角度和测量距离决定。
2、一般而言，在船体安装仪器并获取其精确安装坐标时，首先确定大致安装位置，使用三脚架或者棱镜杆与测量棱镜，放置于安装位置，通过测量棱镜与全站仪配合，实现安装坐标精确测定。工程实践存在以下问题。船体晃动不仅使得测量棱镜无法调平，而且测量棱镜所在轴线无法与定点所在平面垂直，他们之间夹角也无法测量，造成安装坐标测量误差大。对于测距仪，还需要确定其测量
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于满足实际需求，提供一种沉桩施工三维坐标与测量基线精准测量装置及方法，用于解决现有测量仪器安装坐标测量精度差，测量效率较低的问题。
2、为实现上述技术目的，本专利技术的第一目的是提供一种沉桩施工三维坐标与测量基线精准测量装置，包括等边三角形的固定底座；在所述固定底座上设置有穿过等边三角形中心点和任一顶点的安装梁；在所述安装梁的上表面中心点处开设有套筒凹槽；在所述固定底座上表面的三个顶点处开设有凹槽；棱镜杆套筒的下端嵌入所述套筒凹槽内，棱镜杆套筒的上端侧壁与三根支架的上端铰接，三根支架的下端与三个凹槽连接，在所述棱镜杆套筒内设置有带有测量棱镜的棱镜杆；在所述固定底座的一个侧壁设有相互平行的滑轨和测量平台导槽，在所述滑轨上安装有测量滑块，在所述测量平台导槽上安装有测量平台；在所述滑轨的两端设置有测量挡板槽；在所述测量挡板槽处安装有测量挡板；在所述固定底座的另外两个侧壁设置有带有横纵空槽的底面；所述套筒凹槽的中心点与测量挡板底部点的三维坐标差值为(δx1,δy1,δz1)，所述套筒凹槽的中心点与滑轨中心点的三维坐标差值为(δx2,δy2,δz2)，两个三维坐标差值均为常数。
3、优选地，所述支架的上端通过铰链与棱镜杆套筒铰接。
4、优选地，所述棱镜杆套筒的上端侧壁设置有三个铰链凹槽，所述支架的上端开设有u型槽，在u型槽的两个臂上开设有共轴的两个圆形孔洞，所述铰链包括铰链主体和铰链钉，所述铰链钉贯穿铰链主体，所述铰链主体位于铰链凹槽和u型槽内，且铰链主体和棱镜杆套筒固定连接，所述铰链钉穿过圆形孔洞进而实现支架和棱镜杆套筒之间的铰接。
5、优选地，所述支架下端设有与凹槽配合的支脚。
6、优选地，所述测量滑块包括滑块本体，在所述滑块本体上设置有与滑轨配合的导条。
7、优选地，所述滑轨和安装梁相互垂直。
8、本专利技术的第二目的是提供一种沉桩施工三维坐标与测量基线精准测量方法，采用上述的沉桩施工三维坐标与测量基线精准测量装置，测量仪器安装位置的具体步骤如下：
9、s1、对于已经安装完毕的仪器，测量坐标前，将固定底座、棱镜杆套筒、支架、连接铰链、测量挡板和测量滑块进行组装；
10、对于未安装的仪器，将仪器置于测量平台之上，随后将固定底座、棱镜杆套筒、支架、连接铰链、测量平台、测量挡板和测量滑块进行组装；
11、s2、将带有测量棱镜的棱镜杆插入棱镜杆套筒内，使棱镜杆底部接触到套筒凹槽，测量棱镜的高为h；
12、s3、利用测量挡板和测量滑块夹紧仪器，使得仪器内部测量基准线与滑轨所在直线平行；
13、s4、利用全站仪对测量棱镜照准测量，得到棱镜坐标(xm，ym，zm)；
14、s5、根据常数(δx1，δy1，δz1)，由下式得到仪器安装位置三维坐标(xs，ys，zs)：
15、
16、本专利技术的第三目的是提供一种沉桩施工三维坐标与测量基线精准测量方法，采用上述的沉桩施工三维坐标与测量基线精准测量装置，测量仪器测量基准线的具体步骤如下：
17、步骤一、对于已经安装完毕的仪器，测量坐标前，将固定底座、棱镜杆套筒、支架、连接铰链、测量挡板和测量滑块进行组装；
18、对于未安装的仪器，将仪器置于测量平台之上，随后将固定底座、棱镜杆套筒、支架、连接铰链、测量平台、测量挡板和测量滑块进行组装；
19、步骤二、将带有测量棱镜的棱镜杆插入套筒内，使棱镜杆底部接触到套筒凹槽，测量棱镜的高为h；
20、步骤三、利用测量挡板和测量滑块夹紧仪器，使得仪器内部测量基准线与滑轨所在直线平行；
21、步骤四、利用全站仪对测量棱镜照准测量，得到棱镜坐标(xm，ym，zm)；
22、步骤五、根据常数(δx1，δy1，δz1)，由下式得到仪器安装位置三维坐标(xs，ys，zs)：
23、
24、步骤六、根据下式计算垂点坐标(xv，yv，zv)，所述垂点位于滑轨上，且所述垂点与套筒凹槽的连接线与滑轨相互垂直；
25、
26、垂点坐标(xv，yv，zv)与仪器安装位置的三维坐标(xs，ys，zs)构成空间直线，空间直线的参数方程为：
27、
28、t为参数方程的变量，r为实数空间；消去t得到空间直线的测距仪测量基线直线方程：
29、
30、从而确定测量基线具体位置。
31、与现有技术相比，本申请具有的优点和积极效果是：
32、本专利技术能够使得棱镜杆与测量仪器平面垂直，棱镜杆底部与测量仪器之间的相对位置固定、测量基准线与导轨平行，提高了安装坐标测量精度。同时，仅需要一个定点，提高了测量效率。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种沉桩施工三维坐标与测量基线精准测量装置，其特征在于，包括等边三角形的固定底座(1)；在所述固定底座(1)上设置有穿过等边三角形中心点和任一顶点的安装梁；在所述安装梁的上表面中心点处开设有套筒凹槽(13)；在所述固定底座(1)上表面的三个顶点处开设有凹槽(12)；棱镜杆套筒(2)的下端嵌入所述套筒凹槽(13)内，棱镜杆套筒(2)的上端侧壁与三根支架(3)的上端铰接，三根支架(3)的下端与三个凹槽(12)连接，在所述棱镜杆套筒(2)内设置有带有测量棱镜的棱镜杆；在所述固定底座(1)的一个侧壁设有相互平行的滑轨(9)和测量平台导槽(10)，在所述滑轨(9)上安装有测量滑块(7)，在所述测量平台导槽(10)上安装有测量平台(5)；在所述滑轨(9)的两端设置有测量挡板槽(11)；在所述测量挡板槽(11)处安装有测量挡板(6)；在所述固定底座(1)的另外两个侧壁设置有带有横纵空槽的底面(8)；所述套筒凹槽(13)的中心点与测量挡板(6)底部点的三维坐标差值为(Δx1,Δy1,Δz1)，所述套筒凹槽(13)的中心点与滑轨(9)中心点的三维坐标差值为(Δx2,Δy2,Δz2)，两个三维坐
2.根据权利要求1所述的沉桩施工三维坐标与测量基线精准测量装置，其特征在于，所述支架(3)的上端通过铰链(4)与棱镜杆套筒(2)铰接。
3.根据权利要求2所述的沉桩施工三维坐标与测量基线精准测量装置，其特征在于，所述棱镜杆套筒(2)的上端侧壁设置有三个铰链凹槽(16)，所述支架(3)的上端开设有U型槽，在U型槽的两个臂上开设有共轴的两个圆形孔洞(15)，所述铰链(4)包括铰链主体(17)和铰链钉(18)，所述铰链钉(18)贯穿铰链主体(17)，所述铰链主体(17)位于铰链凹槽(16)和U型槽内，且铰链主体(17)和棱镜杆套筒(2)固定连接，所述铰链钉(18)穿过圆形孔洞(15)进而实现支架(3)和棱镜杆套筒(2)之间的铰接。
4.根据权利要求1所述的沉桩施工三维坐标与测量基线精准测量装置，其特征在于，所述支架(3)下端设有与凹槽(12)配合的支脚(14)。
5.根据权利要求1所述的沉桩施工三维坐标与测量基线精准测量装置，其特征在于：所述测量滑块(7)包括滑块本体(72)，在所述滑块本体(72)上设置有与滑轨(9)配合的导条(71)。
6.根据权利要求1所述的沉桩施工三维坐标与测量基线精准测量装置，其特征在于：所述滑轨(9)和安装梁相互垂直。
7.一种沉桩施工三维坐标与测量基线精准测量方法，其特征在于，采用权利要求1～6任一项所述的沉桩施工三维坐标与测量基线精准测量装置，测量仪器安装位置的具体步骤如下：
8.一种沉桩施工三维坐标与测量基线精准测量方法，其特征在于，采用权利要求1～6任一项所述的沉桩施工三维坐标与测量基线精准测量装置，测量仪器测量基准线的具体步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种沉桩施工三维坐标与测量基线精准测量装置，其特征在于，包括等边三角形的固定底座(1)；在所述固定底座(1)上设置有穿过等边三角形中心点和任一顶点的安装梁；在所述安装梁的上表面中心点处开设有套筒凹槽(13)；在所述固定底座(1)上表面的三个顶点处开设有凹槽(12)；棱镜杆套筒(2)的下端嵌入所述套筒凹槽(13)内，棱镜杆套筒(2)的上端侧壁与三根支架(3)的上端铰接，三根支架(3)的下端与三个凹槽(12)连接，在所述棱镜杆套筒(2)内设置有带有测量棱镜的棱镜杆；在所述固定底座(1)的一个侧壁设有相互平行的滑轨(9)和测量平台导槽(10)，在所述滑轨(9)上安装有测量滑块(7)，在所述测量平台导槽(10)上安装有测量平台(5)；在所述滑轨(9)的两端设置有测量挡板槽(11)；在所述测量挡板槽(11)处安装有测量挡板(6)；在所述固定底座(1)的另外两个侧壁设置有带有横纵空槽的底面(8)；所述套筒凹槽(13)的中心点与测量挡板(6)底部点的三维坐标差值为(δx1,δy1,δz1)，所述套筒凹槽(13)的中心点与滑轨(9)中心点的三维坐标差值为(δx2,δy2,δz2)，两个三维坐标差值均为常数。
2.根据权利要求1所述的沉桩施工三维坐标与测量基线精准测量装置，其特征在于，所述支架(3)的上端通过铰链(4)与棱镜杆套筒(2)铰接。
3.根据权利要求2所述的沉桩施工三维坐标与测量基线精准测量装置，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：李明超，田会静，李明昊，任秋兵，秦亮，胡保安，朱文泉，李素江，赵建豪，王铮，刘世远，牛富渊，张富明，
申请(专利权)人：中交天津生态环保设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。