粒子加速器准直的控制网埋地型防水靶标座及使用方法

摘要

本发明涉及一种粒子加速器准直的控制网埋地型防水靶标座及使用方法，其中，粒子加速器准直的控制网埋地型防水靶标座包括靶标座基体、螺旋状固定柱以及环形结构的安装导向板，靶标座基体上设置有圆形凹槽，螺旋状固定柱的上端与靶标座基体的底部连接；靶标座基体上设置有螺纹孔，螺纹孔自所述圆形凹槽的底面延伸至螺旋状固定柱的上部；圆形凹槽的底面上绕所述螺纹孔一周设置有环形永磁铁；安装导向板设置于所述靶标座基体的顶面。本发明能够解决埋设于粒子加速器基础地面的控制网靶标座的防撞、防尘、防水问题，进而保证了粒子加速器在长时间运维中地面控制网的测量精度，且能够以多种方式安装，安装工艺简单、使用方便。

说明书

技术领域

本发明涉及激光跟踪仪针对粒子加速器的准直测量技术领域，具体是关于一种粒子加速器准直的控制网埋地型防水靶标座及使用方法。

背景技术

随着大型粒子加速器准直安装的精度的不断提高，使用传统光学测量仪器和方法已经无法满足其安装的精度要求，在粒子加速器的准直安装工作中经常需要高精度的三维测量仪器才能达到其精度要求。激光跟踪仪的出现与应用基本满足了一般小型加速器的准直测量精度要求，但使用激光跟踪仪等测量仪器进行大型加速器的准直测量工作，则必须要配合高精度的三维准直控制网才能实现粒子加速器各系统间测量数据的统一与传递。为了将粒子加速器各系统元件都准确地安装于设计位置，现有技术常采用在粒子加速器安装现场的地面及周边墙面布设三维控制网配合激光跟踪仪等测量仪器的准直方法。借助于加速器安装现场的全局三维控制网布设，使用激光跟踪仪通过三维控制网数据处理、空间坐标系的转换，将粒子加速器各系统元件精确定位于设计的理论位置。无论是粒子加速器建设初期的准直安装还是建成后数十年的运行维护，都需要多次通过激光跟踪仪测量预先布设的三维控制网来定位激光跟踪仪进行加速器元件的准直，所以布设安装于粒子加速器现场的三维控制网靶标座是其准直过程中一个非常重要的部件，特别是预埋在加速器基础地面的控制网靶标座的设计结构和安装方式将直接影响粒子加速器准直三维控制网的测量精度及粒子加速器元件的准直精度。

目前市面上的控制网靶标座多为无防护且无预埋固定结构的靶标座，特别是将此类控制网靶标座安装在粒子加速器的基础地面，常常会因为地面上过往设备的长期碰压、日积月累的灰尘杂物覆盖及加速器设备冷却水意外漏水的浸泡，将直接影响地面控制网靶标座的稳定性和测量精度，进而影响粒子加速器的准直测量精度。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种粒子加速器准直的控制网埋地型防水靶标座，能够解决埋设于粒子加速器基础地面的控制网靶标座的防撞、防尘、防水问题，进而保证了粒子加速器在长时间运维中地面控制网的测量精度，且能够以多种方式安装，安装工艺简单、使用方便。

本发明的另一目的还提供一种粒子加速器准直的控制网埋地型防水靶标座的使用方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明所述的粒子加速器准直的控制网埋地型防水靶标座，包括靶标座基体、螺旋状固定柱以及环形结构的安装导向板，所述靶标座基体上设置有圆形凹槽，所述螺旋状固定柱的上端与所述靶标座基体的底部连接；所述靶标座基体上设置有螺纹孔，所述螺纹孔自所述圆形凹槽的底面延伸至所述螺旋状固定柱的上部；所述圆形凹槽的底面上绕所述螺纹孔一周设置有环形永磁铁；所述安装导向板设置于所述靶标座基体的顶面。

所述的控制网埋地型防水靶标座，优选地，所述靶标座基体的顶面与所述圆形凹槽的侧壁之间设置有测量基准弧面。

所述的控制网埋地型防水靶标座，优选地，还包括防护盖，所述防护盖包括防护盖本体、自所述防护盖本体底部凸伸的锥体结构以及自所述锥体结构底部凸伸的螺杆；所述防护盖本体的形状和大小与所述安装导向板中间的通孔相适应，所述锥体结构的顶部的形状和尺寸与所述圆形凹槽相适应，所述螺杆的尺寸与所述螺纹孔相适应，以使所述防护盖在盖合所述靶标座基体后，所述防护盖的顶面与所述安装导向板的顶面平齐。

所述的控制网埋地型防水靶标座，优选地，所述防护盖的顶部设置有半月槽。

所述的控制网埋地型防水靶标座，优选地，所述靶标座基体的顶面与所述安装导向板的内壁之间衔接处周向设置有卡槽，所述卡槽内设置有橡胶密封圈。

所述的控制网埋地型防水靶标座，优选地，所述螺旋状固定柱包括柱体和设置于所述柱体上的若干个环形凸起，若干个所述环形凸起沿所述柱体的长度方向间隔布置。

本发明所述的粒子加速器准直的控制网埋地型防水靶标座的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在粒子加速器基础地面土建浇筑时，将若干靶标座按照粒子加速器准直控制网点的设计位置预埋在粒子加速器外侧的基础地面，在埋设过程中要通过调节确保靶标座基体顶部的安装导向板的上表面要和加速器基础地面齐平；并在安装导向板上印制预埋控制网靶标座的编号；

2)待粒子加速器基础地面的混凝土完全固化后，检查靶标座的预埋位置，并确保其在要求的公差范围之内，检查靶标座的安装导向板和粒子加速器基础地面的平整度，确保其达到要求；

3)在粒子加速器控制网测量过程中如果发现预埋的控制网靶标座有所遗漏，或者需要在部分控制网薄弱的地面上增加控制网点，则可以通过水钻在加速器基础地面打孔的方法进行安装；

4)在粒子加速器的外侧架设激光跟踪仪，使得激光跟踪仪在预设的测量范围能够覆盖尽量多的地面控制网靶标座及墙面控制网点；

5)在控制网测量工作开始进行前，先将激光跟踪仪测量范围内的控制网点靶标座的防护盖打开，使用工具通过防护盖顶部的半月槽逆时针旋转防护盖，将防护盖通过设置于底部的螺杆使其与靶标座基体内的螺纹孔分离并取出；然后将激光跟踪仪测量靶球按照粒子加速器控制网点编号分别放置在对应靶标座基体的圆形凹槽内，激光跟踪仪测量靶球通过设置在对应靶标座基体内的环形永磁铁的磁铁吸力与对应测量基准弧面紧密配接；

6)激光跟踪仪自由设站，在第一测站上，按照粒子加速器控制网靶标座安装导向板上印制的控制网编号，使用激光跟踪仪通过激光跟踪仪测量靶球分别测量每一靶标座基体上的测量基准弧面相对于激光跟踪仪的三维坐标数据以及附近墙面上的控制网三维坐标数据；

7)测量完第一测站预设范围内的所有地面控制网点和墙面控制网点，保存测量数据后，将激光跟踪仪搬放至第二测站，所述第二测站的激光跟踪仪架设原则为：在激光跟踪仪预设的测量范围内不但要在本测站测量不少于10个第一站测过的控制网点，而且要在激光跟踪仪的测量范围内能够测量尽量多的未测量过的地面控制网靶标座及墙面控制网点；

8)按照步骤5)和步骤6)的方法测量前一个测站所测量的部分，此部分大于10个，控制网靶标座数据和激光跟踪仪10m测量范围内的新的控制靶标座数据；根据实际情况按照上述方法建立多个测站并测量10m范围内的控制网点，直至最后一个测站和第一测站具有10个以上的公共测量控制网点，形成一个闭合的三维控制网。

所述的使用方法，优选地，在步骤8)后还包括以下步骤：

9)待所有的地面控制网点都测量完毕后，在每个地面控制网点的靶标座基体上安装防护盖，将防护盖底部的螺杆插入控制网靶标座基体中央的螺纹孔，借助于螺丝刀通过防护盖顶部的半月槽顺时针旋转，将靶标座基体内的橡胶密封圈压紧；

10)粒子加速器所有地面控制网靶标座和墙面控制网点测量完毕后，采用测量软件对所有测站的控制网点进行平差处理和不确定度分析，剔除测量不确定度较大的控制网点，建立统一的粒子加速器三维空间网络，将粒子加速器所有系统的控制网统一在同一个三维控制网络当中，实现粒子加速器各系统间测量数据的统一与传递；

11)使用三维测量软件根据粒子加速器的中心坐标、轴线点及水平面建立粒子加速器的全局坐标系，记录并保存所有控制网点在全局坐标系下的三维坐标数据，作为后期的加速器各系统元件准直安装时定位激光跟踪仪使用的全局控制网恢复数据。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明的埋地型防水控制网靶标座基体可以通过前期的土建预埋和后期的打孔埋设等多种方式安装，而且本发明的靶标座基体下部的螺旋状固定柱在埋设过程中可以将靶标座基体固定于基础地面下，从而对靶标座具有锚固作用，解决现有技术中安装于粒子加速器基础地面的控制网靶标座的在长期的碰压过程中的稳定性问题。

2、本发明的埋地型防水控制网靶标座基体顶部周向设置有安装导向板，用于靶标座基体在与混凝土地面安装过程中的水平导向和印制靶标座编号，保证了靶标座在粒子加速器基础地面的水平安装和美观程度，进而也减小了在加速器地面的过往设备因为控制网靶标座的高低不平造成的对靶标座的冲击力。

3、本发明在靶标座基体顶部设置有内嵌式的防护盖，在防护盖与靶标座基体的结合面的卡槽内嵌有橡胶密封圈，通过旋转防护盖紧压橡胶密封圈的设计结构达到防尘、防水的目的。在使用过程中可以根据现场需求灵活安装或拆卸防护盖，测量完毕安装好防护盖后可以有效防止靶标座基体内部进入灰尘、杂物，其防水性能还可以防止加速器设备冷却水意外漏水的浸泡，保证粒子加速器在长时间运行后，控制网靶标座的测量基准弧面的测量精度。

4、本发明的防护盖与靶标座基体之间通过设置在防护盖中央的螺杆和设置在靶标座基体之间的与其匹配的螺纹孔进行固定，在防护盖的顶部设置有半月槽，在安装或拆卸防护盖的时，只需一般的螺丝刀或者钥匙等工具即可对防护盖进行轻松拆装，方便快捷。

综上所述，本发明结构简单、使用方便，可以广泛应用于使用激光跟踪仪针对大型粒子加速器的准直测量技术领域中。

附图说明

图1为本发明所述的控制网埋地型防水靶标座的主视剖面结构示意图；

图2为本发明所述的控制网埋地型防水靶标座的俯视结构示意图；

图3为本发明所述的控制网埋地型防水靶标座的防护盖剖面结构示意图；

图4为本发明所述的控制网埋地型防水靶标座与激光跟踪仪测量靶球的配接示意图；

图5为本发明所述的控制网埋地型防水靶标座的预埋安装示意图。

图中各附图标记如下：

1-靶标座基体；101-圆形凹槽；102-螺纹孔；2-螺旋状固定柱；201-柱体；202-环形凸起；3-安装导向板；4-防护盖；401-防护盖本体；402-锥体结构；403-螺杆；5-卡槽；6-橡胶密封圈；7-环形永磁铁；8-测量基准弧面；9-激光跟踪仪测量靶球；10-半月槽。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

如图1、图2和图4所示，本发明提供一种粒子加速器准直的控制网埋地型防水靶标座，包括靶标座基体1、螺旋状固定柱2以及环形结构的安装导向板3，靶标座基体1上设置有圆形凹槽101，圆形凹槽101用于容纳激光跟踪仪测量靶球9(见图4)；螺旋状固定柱2的上端与靶标座基体1的底部连接，当然也可以将螺旋状固定柱2与靶标座基体1一体化设计；靶标座基体1上设置有螺纹孔102，螺纹孔102自圆形凹槽101的底面延伸至螺旋状固定柱2的上部；圆形凹槽101的底面上绕螺纹孔102一周设置有环形永磁铁7，用于磁吸激光跟踪仪测量靶球9(见图4)；安装导向板3设置于靶标座基体1的顶面，用于靶标座基体1在与混凝土地面安装过程中的水平导向和印制靶标座编号。

在上述实施例中，优选地，靶标座基体1的顶面与所述圆形凹槽101的侧壁之间设置有在两者之间过渡的测量基准弧面8，用于控制网测量过程中靶标座基体1与激光跟踪仪测量靶球9(见图4)的精密配接。

在上述实施例中，优选地，如图3所示，控制网埋地型防水靶标座还包括防护盖4，防护盖4包括防护盖本体401、自防护盖本体401底部凸伸的锥体结构402以及自锥体结构402底部凸伸的螺杆403；防护盖本体401的形状和大小与安装导向板3中间的通孔相适应，锥体结构402的顶部的形状和尺寸与圆形凹槽101相适应，螺杆403的尺寸与螺纹孔102相适应，以使防护盖4在盖合靶标座基体1后，防护盖4的顶面与安装导向板3的顶面平齐；本发明的靶标座在使用完成后，可以将防护盖4的盖设在靶标座基体1上，能够起到防尘和防水的目的。

在上述实施例中，优选地，防护盖4的顶部设置有半月槽10，用于借助螺丝刀等工具对防护盖4进行拆装。

在上述实施例中，优选地，靶标座基体1的顶面与安装导向板3的内壁之间衔接处周向设置有卡槽5，卡槽5内设置有橡胶密封圈6，卡槽5和橡胶密封圈6用于在防护盖4和靶标座基体1之间起密封作用，进一步起到防尘和防水的目的。

在上述实施例中，优选地，如图5所示，螺旋状固定柱2包括柱体201和设置于柱体201上的若干个环形凸起202，若干个环形凸起202沿柱体201的长度方向间隔布置，环形凸起202可以增强地下的混凝土与柱体201的牢固性，起到加固的作用。

本发明还提供一种粒子加速器准直的控制网埋地型防水靶标座的使用方法，包括如下步骤：

1)在粒子加速器基础地面土建浇筑时，将若干本发明的靶标座按照粒子加速器准直控制网点的设计位置预埋在粒子加速器外侧的基础地面，在埋设过程中要通过调节确保靶标座基体1顶部的安装导向板3的上表面要和加速器基础地面齐平；并在安装导向板3上印制预埋控制网靶标座的编号；

2)待粒子加速器基础地面的混凝土完全固化后，检查靶标座的预埋位置，并确保其在要求的公差范围之内，检查靶标座的安装导向板3和粒子加速器基础地面的平整度，确保其达到要求；

3)在粒子加速器控制网测量过程中如果发现预埋的控制网靶标座有所遗漏，或者需要在部分控制网薄弱的地面上增加控制网点，则可以通过水钻在加速器基础地面打孔的方法进行安装；

4)在粒子加速器的外侧架设激光跟踪仪，使得激光跟踪仪在预设的(约10m半径的)测量范围能够覆盖尽量多的地面控制网靶标座及墙面控制网点；

5)在控制网测量工作开始进行前，先将激光跟踪仪测量范围内的控制网点靶标座的防护盖4打开，使用螺丝刀、钥匙或者硬币的工具通过防护盖4顶部的半月槽10逆时针旋转防护盖4，将防护盖4通过设置于底部的螺杆403使其与靶标座基体1内的螺纹孔102分离并取出；然后将激光跟踪仪测量靶球9按照粒子加速器控制网点编号分别放置在对应靶标座基体1的圆形凹槽101内，激光跟踪仪测量靶球9通过设置在对应靶标座基体1内的环形永磁铁7的磁铁吸力与对应测量基准弧面8紧密配接；

6)激光跟踪仪自由设站(第一测站)，在第一测站上，按照粒子加速器控制网靶标座安装导向板3上印制的控制网编号，使用激光跟踪仪通过激光跟踪仪测量靶球9分别测量每一靶标座基体上的测量基准弧面8相对于激光跟踪仪的三维坐标数据以及附近墙面上的控制网三维坐标数据；

7)测量完第一测站预设范围(约10m范围)内的所有地面控制网点和墙面控制网点，保存测量数据后，将激光跟踪仪搬放至第二测站，所述第二测站的激光跟踪仪架设原则为：在激光跟踪仪预设的测量范围(约10m范围)内不但要在本测站测量不少于10个第一站测过的控制网点，而且要在激光跟踪仪的测量范围内能够测量尽量多的未测量过的地面控制网靶标座及墙面控制网点；

8)按照步骤5)和步骤6)的方法测量前一个测站所测量的部分，此部分大于10个，控制网靶标座数据和激光跟踪仪预设测量范围内(约10m范围内)的新的控制靶标座数据；根据实际情况按照上述方法建立多个测站并测量预设测量范围内(约10m范围内)的控制网点，直至最后一个测站和第一测站具有10个以上的公共测量控制网点，形成一个闭合的三维控制网。

9)待所有的地面控制网点都测量完毕后，在每个地面控制网点的靶标座基体1上安装防护盖4，将防护盖4底部的螺杆403插入控制网的靶标座基体1中央的螺纹孔102，借助于螺丝刀通过防护盖4顶部的半月槽10顺时针旋转，将靶标座基体1内的橡胶密封圈6压紧；

10)粒子加速器所有地面控制网靶标座和墙面控制网点测量完毕后，采用测量软件对所有测站的控制网点进行平差处理和不确定度分析，剔除测量不确定度较大的控制网点，建立统一的粒子加速器三维空间网络，将粒子加速器所有系统的控制网统一在同一个三维控制网络当中，实现粒子加速器各系统间测量数据的统一与传递；

11)使用三维测量软件根据粒子加速器的中心坐标、轴线点及水平面建立粒子加速器的全局坐标系，记录并保存所有控制网点在全局坐标系下的三维坐标数据，作为后期的加速器各系统元件准直安装时定位激光跟踪仪使用的全局控制网恢复数据。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。