簡介
我國井下測量控制點多埋沒在巷道頂板上，因此安置儀器時都進行點下對中操作。傳統的方法是使鏡上中心對準懸掛的垂球尖。
在這一操作中，為準確判斷是否對準，需將垂球尖處於緊挨鏡上中心的上方，在垂球懸掛高度上要求苛刻;要反覆從互為90°的兩個方向判斷，並移動儀器使鏡上中心對準垂球尖，費時費事;此外在井下黑暗條件下，還要有人持燈照明，協助操作，更感不便。為此，礦山測量工作者曾先後研製出活尖垂球、鏡上光學對點器等，但仍不十分理想。研製了一種本身發光的垂球，經與普通垂球測試對比，這種垂球的對中精度與普通垂球相當，而上述問題可以得到克服，優點十分明顯 。
發光式垂球的結構原理
發光式點下對中垂球用發光軸指示重力線，用平面上的圓形光斑取代垂球尖，依據光斑與鏡上中心的同心圓吻合情況，判斷是否對中：
①懸掛垂球的線繩;
②垂球;
③垂球發出的光軸與圓形光斑，測點重力線過此圓的中心。
專用的鏡上中心：
①鏡上中心固定螺絲;
②作為鏡上中心標誌的同心圓。
當望遠鏡置水平時，儀器的豎軸過圓心。對中操作時，平移儀器使光斑邊緣的圓與鏡上中心的某一圓周線重疊吻合，即實現儀器的豎軸與測點的重力線吻合，達到儀器對中的目的。
發光式垂球點下對中操作及其優點
對中操作為:將垂球懸掛在測點上，將儀器整平，望遠鏡置於水平位置。調整垂球的懸掛高度，使光斑的大小不超出鏡上中心的範圍即可。阻尼垂球的擺動使其擺幅減小至2mm左右。觀察光斑與同心圓的吻合情況，並適當平移儀器。判斷吻合併不要求光斑的大小與同心圓的某一個圓的大小一樣，而是依據同心圓兩側亮區寬度對稱與否判定。因有多個圓作參照，所以懸掛高度要求大大放寬，且不要求垂球穩定。因光斑是投映在鏡上中心的一平面上，觀測者站立於任何一個位置都能一次判定儀器的偏離方向，並一次調整到位，從而避免了從兩個方向判斷鏡上中心是否對準垂球尖和調整儀器的操作過程。
與帶尖的垂球相比，發光式點下對中垂球的優點如下:
(1)懸掛高度要求不十分苛刻，依據試驗樣品得到的數據，離鏡上中心2- 3cm同樣可以進行對中操作，使對中操作更加容易;
(2)垂球本身發光，對中操作無須照明，甚至整平操作也可利用其照明;
(3)只須從一個位置即可判斷儀器對中狀況，操作簡便，節省了對中時間;
(4)垂球有微小的擺動，但光斑未擺出鏡上中心邊緣，即不影響對中吻合的判斷，也不
會影響對中的精度 。
發光式點下對中垂球的對中精度
發光式垂球對中精度的理論分析
發光式垂球的對中是判斷光斑邊緣距最近的圓周線距離四周是否對稱，依據窄縫原理，只有當寬的一側的寬度為窄的一側的兩倍時，人的眼睛方能覺察其不對稱。
依據計算，當同心圓的間隔為2mm且d,=2d時對中偏差等於0. 37mm(此為極限誤差)。按均勻分布的規律對中中誤差等於極限誤差的1/2，因此對中的線量中誤差為0. 17mm<0. 2mm。也就是說當觀測者認為光斑與同心圓吻合時，對中線量中誤差小於0. ?mm，最大偏差也不會超過0. 35mm。這樣的對中精度已完全能滿足井下導線短邊測角時對對中精度的要求。
發光式垂球點下對中精度的瀏試結果
我們用了8個樣品進行對中精度的測試，其方法是用精確的方法將懸掛垂球點的位置投影到測試台的檯面上，以投影的點位為圓心，作一與鏡上中心標誌外緣同樣大小的圓。將鏡上中心標誌置於垂球下方，依據光斑移動鏡上中心進行對中，認為對中之後，沿鏡上中心的外緣用針尖刺一小孔，移開鏡上中心，測量小孔至台面圓周線的距離，即為每一次對中的偏差。每個樣品垂球都進行20次對中，並記錄每次的偏差。
所有測試值按白塞爾公式計算得到的對中線量誤差為0. 196mm。測試結果與理論分析的結果相符。它表明發光式點下對中垂球的點下對中精度是可靠的，可以滿足井下導線測角儀器對中的精度要求。
發光式垂球的主要技術性能
1)外形尺寸:長110mm，直徑25mm
2)重量:250g
3)耗電:電壓DC3V，電流30mA，採用5號電池兩節(可連續工作48小時)
4)對中線量誤差:0. 2mm
發光式垂球的對中操作與傳統的方法一致，幾乎不要演練，且結構簡單，加工製造容易，價格低廉，利於推廣。預計通過防爆試驗，取得防爆許可證之後，必將在煤礦井下得到廣泛的套用 。
