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深度 │ 南方DL-2003A为什么能成为国产最高精度数字水准仪？
在光电仪器领域，除高精度全站仪外，我们还不得不提及另一个同样难啃的硬骨头——高精度数字水准仪，我国第一代数字水准仪2007年左右才出现。
数字水准仪的出现标志着大地测量完成了从精密光机仪器到光机电一体化的高科技产品的过渡，国产数字水准仪出现前中国市场一直被瑞士徕卡、美国天宝、日本拓普康占据，其中欧美企业占据着高端市场，日本企业则占据着中端市场。同他们相比，国产一直处在较为弱势的地位，主要体现在产品的技术含量不高，可靠性、稳定性不好。
我们把精度能达到0.3mm/km的数字水准仪称为高精度数字水准仪。国产第一台高精度数字水准仪DL-2003A，于2015年由南方测绘研发成功并推向市场，它是目前国产最高精度的数字水准仪，极大地提高了国产高档次数字水准仪的地位。
在高精度数字水准仪的攻关中，南方测绘差不多花了7年时间……
今天要给大家详解的高精度数字水准仪DL-2003A，从产品设计，几百个零件加工、测试到整机装配、测试，让我们跟随南方测绘常州工厂厂长丁家巍一起来360°扒一扒。
01 零件加工
金工车间拥有多台高精尖的设备，比如日本Brother钻攻中心、美国HAAS加工中心以及日本西铁城纵切机等，配置以高精度制造为导向，以满足配套需求为目标，具备月产3000台全站仪、3500台水准仪精密结构件的配套能力。
DL-2003A镜座的加工
它相当于全站仪的大身。数字水准仪重要光学指标落实在镜座的加工要求上，主要体现为调焦孔与竖轴的垂直度、目镜与物镜的平行度、补偿器安装面与调焦孔的平行度等，在生产过程中需定时自检，通过专职品质巡检的方式，有效控制加工质量。
补偿器组件中的下摆体加工
补偿器之于水准仪，相当于心脏于人类，它是至关重要的零件，下摆体经吊丝与上摆体连接在补偿器系统中，起到光路补偿的关键作用。由于在使用条件下，下摆体处于自由状态，零件的对称情况就显得十分重要。所以加工过程中，通过严格的检查来把控形变情况。
补偿器组件中的上摆体加工
所有零件在加工后都要经过时效处理，去除加工应力。机床采用四轴形式，旋转装置选用日本YUKIWA电机直驱转台，保证吊丝安装所需的角度精度，控制在4″内。
轴系零件生产车间
配置了2台外圆磨床自动生产线，对加工过程中的可变因素（如圆度、圆柱度检测周期、圆柱直径等）进行在线测量管控。采用标准的自动化操作，提高了轴系部件的稳定性与一致性，大大提高生产效率，满足产能需求。
DL-2003A水平微调螺杆
零件加工成型后要保证整个零件的直线度0.02mm，普通机床很难一次加工完成。常州工厂使用的西铁城纵切机主副轴同步加工功能就可以达到要求。并且，可以加工超长零件，最长达400mm仍然满足直线度，整个过程完全实现自动化。
02 零件测试
零件加工后，需要多道、高频次的测试，确认合格才能继续走在生产线上。
加工完的零件不能直接装配，需要进行一系列的测试。在计量室里，有透射式中心仪、激光干涉仪、按键测试机、推拉力测试机、显微硬度计、三坐标测量机、圆柱度测量机等各类高精尖设备。
其中，三坐标测量机设备精度1um，用来检验生产的复杂零件，比如DL-2003A的镜座，检测的就是关键部位的尺寸和整个光学系统轴心的误差。精密的圆柱度测量机，设备精度0.2um，主要用来测量轴系精度，在测试过程中会连续采集上万个点来保证测量精度。
零件测试会形成测试报告，附着于该零件所用的设备，以便将来的问题追溯。
按键测试，每个零件会进行2万次以上的测试，最终判断按键是否仍保持有合格的按力和回弹，保证在标准范围内。
03 整机装配
在装配台，不同零件经多条线进行装配，装配过程也要进行不断的检验和测试。
零件经检测合格后就要装配了，装配在特定的装配平台上进行，是按照国家防震要求挖地2米深，四周填沙后做的防震台。这样仪器在调试的时候不会受外界人员、车辆的干扰。
装备过程中，针对各个环节，还需要进行一些初步的测试。
CCD是数字水准仪至关重要的零部件，它依据图像识别原理，将编码尺的图像信息与已存储的参考信息进行比较获得高程信息，从而实现了水准测量数据采集、处理和记录自动化。
车间还配置正压密封检测设备，专门针对IP67定制，测试过程相当于仪器在1米深的水里浸泡30分钟，用来检测仪器的防水性能。
04 整机测试
磁力、温度、抗震、紫外线等，多种类型的测试，确保每台设备符合要求。
高精度水准仪实验室主要通过模拟外界各类环境进行检测，有亥姆霍兹线圈、随机振动试验台、温度环境试验箱、温度速变试验箱、温度冲击试验箱等。
盐雾测试
运输测试
紫外线测试
变温测试
其中亥姆霍兹线圈是专门针对高精度数字水准仪检测定制的，也是国内首家拥有该类检测设备，是用来检验和研究DL-2003A的磁置误差，通过模拟磁场变化及改变磁力线方向来模拟不同地区大地磁场（变压器、矿山等）。
温度冲击试验箱，可以模拟-50℃—150℃之间瞬间温度变化，进行特殊要求产品的试验及新产品研发试验。
